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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E
ENGENHARIA DE MATERIAIS
CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA, ESPECTROSCÓPICA E BACTERIOLÓGICA
DE RESÍDUOS VÍTREOS PROVENIENTES DA ZONA URBANA DE
CAMPINA GRANDE/PB
Helionalda Costa Silva
Campina Grande
Julho/2007
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E
ENGENHARIA DE MATERIAIS
CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA, ESPECTROSCÓPICA E BACTERIOLÓGICA
DE RESÍDUOS VÍTREOS PROVENIENTES DA ZONA URBANA DE
CAMPINA GRANDE/PB
Helionalda Costa Silva
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Ciência e Engenharia
de Materiais como requisito parcial
à obtenção do título de MESTRE EM
CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
Orientadora: Drª.Crislene Rodrigues da Silva Morais
Co-Orientador: Dr.Valderi Duarte Leite
Campina Grande
Julho/2007
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VITAE DA CANDIDATA
Licenciatura Plena em Química pela Universidade Estadual da Paraíba
UEPB (2003).
Tecnologia Química Modalidade “Couros e Tanantes” pela Universidade
Federal da Paraíba – UFPB (1991).
CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA, ESPECTROSCÓPICA E BACTERIOLÓGICA
DE RESÍDUOS VÍTREOS PROVENIENTES DA ZONA URBANA DE
CAMPINA GRANDE - PB.
Helionalda Costa Silva
Dissertação aprovada em 02 de Julho de 2007, pela banca examinadora
constituída dos seguintes membros:
Banca Examinadora:
________________________________________________
PROFª. DRª. CRISLENE RODRIGUES DA SILVA MORAIS
(Orientadora)
UAEMa - UFCG
________________________________________________
PROF. DR. VALDERI DUARTE LEITE
(Co-Orientador)
DQ - UEPB
________________________________________________
PROFª. DRª. DJANE DE FÁTIMA OLIVEIRA
Examinadora Externa
DQ - UEPB
_______________________________________________
PROFª. DRª. LUCIANA DE FIGUEIREDO LOPES LUCENA
Examinadora Interna
UAEMa - UFCG
AGRADECIMENTOS
Agradeço:
Ao Deus eterno criador do céu e da terra, ao qual pertence todo o
princípio da sabedoria. Somente a Ele, toda a Glória, Honra, Majestade e
Poder.
Aos meus queridos e mui amados filhos, Renaly e Renan, que me
estimulam a correr incansavelmente até atingir o alvo.
A minha família, pai e mãe, que me acolhe na sua residência e me ajuda
na criação dos meus filhos.
Em especial a minha orientadora Crislene Rodrigues da Silva Morais,
que acreditou no meu potencial e ajudou-me a tornar possível este trabalho e,
com sua amizade e compreensão, fez muito mais grato à realização do
mesmo.
As minhas amigas e irmãs em Cristo Jesus: Betânia e Corrinha que
estão sempre presente em oração nos momentos de dificuldades.
Ao professor Valderi Leite que com seu conhecimento, carisma e
coragem muito me ajudaram nas análises bacteriológicas.
Ao professores do PPG-CEMat, Tomás Jefferson, Heber Carlos, Hélio,
Gelmires e Lisiane por serem solidários comigo e transmitirem com sabedoria
seus conhecimentos, o que contribuiu muito para o meu aperfeiçoamento.
A todos meus amigos e colegas do mestrado e doutorado que me
ajudaram e incentivaram durante esta pesquisa, e em especial aos amigos:
Norma, Corrita, Luciana Lucena, Railda, Josy e Renê.
Aos funcionários da UAEMa, Márcia por sua simpatia, Violeta e Geraldo,
sempre dispostos a ajudar.
Aos catadores da Unidade de Beneficiamento de Materiais Vítreos, na
pessoa de Zezinha, Guia, Dona Rita, Sula, Deuzinho, Alex, Isabel, Joselino e
Lucinha entre tantos outros, por despertarem em mim, sentimentos de
solidariedade, amor e companheirismo.
A Elmer, Hallysson e Brunno pelo esclarecimento de muitas questões
técnicas e na área de informática.
Ao CNPq pelo financiamento do projeto e pela bolsa concedida.
CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA, ESPECTROSCÓPICA E BACTERIOLÓGICA
DE RESÍDUOS VÍTREOS PROVENIENTES DA ZONA URBANA DE
CAMPINA GRANDE - PB
RESUMO
O desenvolvimento e crescimento das grandes cidades aumentaram o
consumo de produtos industrializados, seguido do descarte dos recipientes
onde são acondicionados, gerando dessa forma um grande volume de resíduos
sólidos que lançados no meio ambiente, geralmente nos lixões, ocasionam
problemas como a poluição ambiental que afeta principalmente a saúde
pública. Dentre este montante de resíduos sólidos se destacam os vidros, com
características como: elevada densidade, não degradabilidade e volumetria
elevada, o que compromete ainda mais a vida útil dos lixões. Sabe-se que tais
resíduos apresentam grande potencial econômico na reciclagem. O vidro
apresenta uma vasta aplicabilidade, sendo utilizado até como matéria-prima
nas modernas fibras ópticas. Os resíduos vítreos são encontrados com
facilidade, principalmente nas sucatas e nos lixões. Esses materiais são 100%
recicláveis. Diante desse contexto sentiu-se a necessidade de avaliar as
propriedades químicas, espectrais e bacteriológicas de resíduos vítreos
oriundos de sucatas e do lixão da zona urbana de Campina Grande/PB. A
análise química mostrou que as composições dos resíduos estudados são de
vidros do tipo sílica-soda-cal. Os espectros vibracionais das amostras de vidros
comprovaram a presença de grupos funcionais do Si-O-H, Si-O e Al-OH. Os
difratogramas mostraram o grau de amorficidade e cristalinidade do material
analisado. Os resultados da análise bacteriológica confirmaram que os
resíduos estavam contaminados por coliformes termotolerantes (fecais). Assim,
os materiais vítreos analisados podem ser reciclados, mas deve-se evitar o
manuseio destes resíduos sem o uso de equipamentos de proteção individual
(EPI's) ou realizar uma lavagem com água clorada tendo em vista o elevado
grau de contaminação por coliformes termotolerantes.
Palavras chave: Resíduos vítreos, caracterização, sanitização e reciclagem.
CHEMICAL, SPECTROSCOPIC AND BACTERIOLOGICAL
CHARACTERIZATION OF GLASS RESIDUES PROCEEDING FROM THE
URBAN ZONE OF CAMPINA GRANDE - PB
ABSTRACT
The development and growth of the great cities had increased the
consumption of products industrialized followed of the discarding of the
containers where the same ones are conditioned, generating of this form a
great volume of solid residues that launched in the environment, generally in the
big garbage, cause problems as, ambient pollution, that affects the public health
mainly. Amongst this sum of solid residues if they detach glasses, with
characteristics as: raised density, not degradation and raised volumetric, what it
still more compromises the useful life of the big garbage. One knows that, such
residues present great economic potential in the recycling. The glass presents a
vast applicability, being used until as raw material in modern optic staple fibers.
The glass residues are found with easiness, mainly in the scrap iron and in the
big garbage, these materials are 100% recycle. Ahead of this context it was felt
necessity to evaluate the chemical, spectral and bacteriological properties of
deriving glass residues of scrap iron and the big garbage of the urban zone of
Campina Grande/PB. The chemical analysis showed that the compositions of
the studied residues are of glasses of the type silica-soda water-whitewash. The
vibratory specters of the glass samples had proven the presence of functional
groups of Si-O-H, Si-O and Al-OH. The difratogramas had shown to the degree
of amorphous and cristalline of the analyzed material. The results of the
bacteriological analysis had confirmed that the residues were contaminated by
thermotolerant coliformes (fecals). It can be concluded then, that the analyzed
glasses can be recycled, but must be prevented the manuscript of the same
ones without the had protections, in view of the raised degree of contamination
for coliformes thjermotolerant (fecals).
Words key: Residues of glass, characterization, sanitation and recycling.
PUBLICAÇÕES
SILVA, H. C; MORAIS, C. R. S; OLIVEIRA N. M. S; CAVALCANTI, M. S. L;
PAZ, R. A. Análise química dos resíduos vítreos do município de Campina
Grande/PB. IV SEMANA CIENTÍFICO-PEDAGÓGICA E TECNOLÓGICA DO
CCT (IVSCPT) – UEPB. Campina Grande/PB, Outubro, 2006.
SILVA, H. C; OLIVEIRA N. M. S; LUCENA, L. F. L; LEITE, V. D. Análise
microbiológica dos resíduos vítreos provenientes de sucatas e do lixão do
município Campina Grande/PB. I SIMPÓSIO NORDESTINO DE
SANEAMENTO AMBIENTAL (ABES). Anais v. 1. p. 1-4. João Pessoa/PB,
Novembro, 2006.
SILVA, H. C; OLIVEIRA N. M. S; MORAIS C. R. S; CAVALCANTI, M. S. L;
NASCIMENTO, H. C; MESQUITA, E. U; LUCENA, L F. L. Caracterização de
resíduos vítreos provenientes de sucatas e do lixão do município de Campina
Grande/PB. In: 51
o
CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA. Anais.
Salvador/BA, Junho, 2007.
OLIVEIRA, N, M, S., MORAIS, C, R, S., CAVALCANTI, M, S, L., SILVA, H, S.,
LUCENA, L, F, L., Estudo gravimétrico de resíduos vítreos domésticos do lixão
de Campina Grande/PB, 51º CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA.
Anais. Salvador/BA, Junho, 2007.
OLIVEIRA, N, M, S., MORAIS, C, R, S., CAVALCANTI, M, S, L., SILVA, H, S.,
PAZ, R, A., SOUZA, J. Destino final do material vítreo comercializado nas
sucatas de Campina Grande/PB, 51º CONGRESSO BRASILEIRO DE
CERÂMICA. Anais. Salvador/BA, Junho, 2007.
SUMÁRIO
Pág.
AGRADECIMENTOS i
RESUMO ii
ABSTRACT iii
PUBLICAÇÕES iv
SUMÁRIO v
ÍNDICE DE TABELAS vii
ÍNDICE DE FIGURAS viii
LISTA DE SÍMBOLOS E SIGLAS x
1 INTRODUÇÃO 1
1.1 OBJETIVOS 2
1.1.1 Objetivo geral 2
1.1.2 Objetivos específicos 2
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 3
2.1 Histórico sobre vidros 3
2.1.1 Definição de vidros 5
2.1.2 Formação da estrutura vítrea 7
2.1.3 Composição de vidros óxidos 11
2.1.4 Classificação dos vidros 13
2.1.5 Propriedades dos vidros 18
2.1.5.1 Propriedades óticas 19
2.1.5.2 Propriedades mecânicas 19
2.1.5.3 Propriedades elétricas 20
2.1.5.4 Propriedades químicas 20
2.1.5.5 Propriedades térmicas 21
2.2 Reciclagem de vidros 22
2.3 Contaminação em resíduos vítreos 23
2.3.1 Características biológicas 24
2.3.2 Microrganismos indicadores de contaminação fecal ou
higiênico-sanitária 26
2.3.2.1 Coliformes totais 26
2.3.2.2. Coliformes termotolerantes e escherichia coli 27
2.3.3 Exames bacteriológicos da água 27
2.3.4 Identificação e quantificação de microrganismos - a contagem
padrão em placas 29
2.4 Características das sucatas e do lixão de Campina Grande - PB 30
3 MATERIAL E MÉTODOS 33
3.1 Material 33
3.2 Métodos 34
3.2.1 Análise bacteriológica 34
3. 2.1.1 Método da membrana filtrante 36
3.2.2 Caracterização dos Resíduos Vítreos 38
3.2.2.1 Análise química 39
3.2.2.2 Espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho
(FTIR) 39
3.2.2.3 Difração de raios-X (DRX) 40
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 43
4.1 Caracterização bacteriológica 43
4.2 Análise química 46
4.3 Espectroscopia vibracional de absorção na região
do infravermelho (IR) 47
4.4 Difração de Raios-X 52
5 CONCLUSÕES 58
6 SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS 60
7 REFERÊNCIAS 61
ÍNDICE DE TABELAS
Pág.
Tabela 2.1 - Propriedades características dos vidros de óxidos. 18
Tabela 2.2 - Composição média dos resíduos sólidos de Campina
Grande-PB. 31
Tabela 3.1 - Identificação das amostras coletadas no período
de chuvas em Campina Grande/PB. 34
Tabela 3.2 - Identificação das amostras coletadas no período
de estiagem em Campina Grande/PB. 34
Tabela 4.1 - Características das amostras coletadas (chuvas). 43
Tabela 4.2 - Características das amostras coletadas (estiagem). 43
Tabela 4.3 - Quantificação da análise bacteriológica no
período de chuvas. 44
Tabela 4.4 - Quantificação da análise bacteriológica no
período de estiagem. 45
Tabela 4.5 - Composição química dos resíduos vítreos em
percentagem (%). 46
Tabela 4.6 - Principais bandas de absorção no infravermelho
das amostras de resíduos vítreos. 51
Tabela 4.7 - Cálculo da distância interlamelar basal (d) segundo
a Lei de Bragg, das sete amostras de resíduos vítreos. 53
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura 2.1 - Variação do volume específico e calor específico com a
temperatura para um vidro e um cristal. 10
Figura 2.2 - Componentes do vidro. 13
Figura 2.3 - Espelhos astronômicos principais para Telescópio
F/7 aluminizado com diferentes diâmetros. 14
Figura 2.4 - Vidros de sílica-soda-cal para embalagens. 15
Figura 2.5 - Jarras finas feitas a partir de óxidos de chumbo. 16
Figura 2.6 - Acessórios de vidros usados em laboratório. 17
Figura 2.7 - Prancha feita de material vitro-cerâmico. 18
Figura 2.8 - Método das diluições para determinação da
concentração de UFC. 30
Figura 2.9 - Visão panorâmica do lixão a céu aberto da cidade de
Campina Grande/PB. 31
Figura 3.1 – Fluxograma do processo de desenvolvimento da pesquisa 33
Figura 3.2 - Béqueres para lavagem dos resíduos vítreos. 35
Figura 3.3 - Lavagem dos resíduos vítreos. 36
Figura 3.4 - Sistema de filtração pelo Método da Membrana Filtrante. 37
Figura 3.5 - Amostras RVS1(a); RVS3(b); RVS5(c) e RVL7(d).
provenientes das sucatas e do lixão após lavagem. 38
Figura 3.6 - Amostras trituradas, prontas para caracterização.. 38
Figura 3.7 - Pastilha feita a partir do resíduo vítreo com KBr. 40
Figura 3.8 - Equipamento Avatar - 380 FT-IR. 40
Figura 3.9 - Equipamento Shimadzu XDR – 6000. 42
Figura 4.1 - Espectros vibracionais na região do infravermelho
das amostras RVS1, RVS2, RVS3, RSV4, RVS5, RVS6 e RVL7. 47
Figura 4.2 - Espectros vibracionais na região do infravermelho
da amostra RVS1. 48
Figura 4.3 - Espectros vibracionais na região do infravermelho
da amostra RVS2. 48
Figura 4.4 - Espectros vibracionais na região do infravermelho
da amostra RVS3. 49
Figura 4.5 - Espectros vibracionais na região do infravermelho
da amostra RVS4. 49
Figura 4.6 - Espectros vibracionais na região do infravermelho
da amostra RVS5. 50
Figura 4.7 - Espectros vibracionais na região do infravermelho
da amostra RVS6. 50
Figura 4.8 - Espectros vibracionais na região do infravermelho
da amostra RVL7. 50
Figura 4.9 - Difração de Raios-X das amostras com varredura
de 2º<2θ<80º. 52
Figura 4.10 - Difração de Raios-X da amostra RVS1 com
varredura de 2º<2θ<80º. 54
Figura 4.11 - Difração de Raios-X da amostra RVS2 com
varredura de 2º<2θ<80º. 54
Figura 4.12 - Difração de Raios-X da amostra RVS3 com
varredura de 2º<2θ<80º. 55
Figura 4.13 - Difração de Raios-X da amostra RVS4 com
varredura de 2º<2θ<80º. 55
Figura 4.14 - Difração de Raios-X da amostra RVS5 com
varredura de 2º<2θ<80º. 56
Figura 4.15 - Difração de Raios-X da amostra RVS6 com
varredura de 2º<2θ<80º. 56
Figura 4.16 - Difração de Raios-X da amostra RVL7 com
varredura de 2º<2θ<80º. 57
LISTA DE SÍMBOLOS E SIGLAS
% Porcentagem;
ABIVIDROS Associação Brasileira de Vidros;
ABNT Associação Brasileira de Norma Técnicas;
CEMPRE Compromisso Empresarial para a Reciclagem;
CPP Contagem Padrão em Placas;
DRX Difração de raios X;
EPI’s Equipamentos de Proteção Individuais;
EXTRABES Estação Experimental de Tratamento Biológico de Esgotos
Sanitários;
pH Potencial hidrogeniônico;
RSU Resíduos Sólidos Urbanos;
RVL Resíduo Vítreo do Lixão;
RVS Resíduo Vítreo da Sucata;
T
g
Transição Vítrea;
UFC Unidades Formadoras de Colônias.
1 INTRODUÇÃO
Uma deplorável realidade. Depósitos a céu aberto ainda é a principal
forma de disposição de lixo em muitas cidades. Essa destinação inadequada
acarreta uma série de problemas para a saúde humana e para a produtividade,
além dos desperdícios de recursos que poderiam ser utilizados e do
comprometimento de reservatórios naturais (rios, nascentes, etc.).
A cidade de Campina Grande-PB, cuja população é estimada em cerca
de 376.000 habitantes, enfrenta problemas semelhantes às demais. O único
local em funcionamento para a disposição final de resíduos sólidos gerados
pela população e pelas indústrias é um lixão a céu aberto localizado a 10 km
do centro da cidade na Alça Sudoeste. Nesse local o resíduo vítreo é de fácil
acesso.
O vidro é um material 100% reciclável que proporciona diversas
vantagens, não ocorrendo perda de material durante o processo de fusão. Para
cada tonelada de caco de vidro limpo, obtém-se uma tonelada de vidro novo.
Devido às suas propriedades estéticas e funcionais, à disponibilidade
das matérias-primas mais abundantes no planeta, isto é, minerais contendo os
elementos químicos O, Si, Al, Ca e Na e da facilidade de reciclagem (por
exemplo, algumas empresas já utilizam até 100% de cacos de vidro na
fabricação de garrafas), o uso de vidros tende a aumentar significativamente
(ZANOTTO, 2006).
O Brasil produz em média 890 mil toneladas de embalagens de vidro por
ano, usando cerca de 45% de matéria-prima reciclada na forma de cacos.
Parte deles foi gerada como refugo nas fábricas e parte retornou por meio da
coleta seletiva (ABIVIDROS, 2005).
O emprego do caco de vidro aumenta a vida útil do forno e reduz gastos
com energia para fusão. A maioria das grandes empresas terceiriza o
beneficiamento do caco de vidro e podem pagar por ele valor igual ou superior
ao que pagariam pela matéria prima virgem. O caco de vidro limpo é então
considerado matéria prima nobre.
O volume de vidro reutilizado em Campina Grande-PB corresponde a
cerca de 20 toneladas/mês. A quantidade recomendada para reciclagem do
referido material, com base no número de habitantes deveria ser em torno de
100 a 120 toneladas mensais. Por não haver uma política de controle desses
resíduos, mais de 80 toneladas de vidro são jogados no lixo de Campina
Grande, todos os meses, podendo ser reaproveitados usando a reciclagem
(JORNAL DA PARAÍBA, 2005). Diante dessa conjuntura, sentiu-se a
necessidade de analisar e caracterizar os resíduos vítreos provenientes da
zona urbana de Campina Grande/PB, como forma de propor um destino a
estes resíduos.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo geral
Este trabalho tem como objetivo caracterizar os resíduos vítreos
oriundos de sucatas e do lixão da zona urbana da cidade de Campina
Grande/PB, com intuito de poder incentivar a discussão sobre a possibilidade
de sua reciclagem.
1.1.2 Objetivos específicos
Ø Identificar amostras de vidros procedentes de sucatas e do lixão da zona
urbana de Campina Grande/PB; nos períodos de chuva e de estiagem.
Ø Verificar o nível de contaminação por coliformes termotolerantes dos
resíduos coletados nas diferentes fontes;
Ø Caracterizar os resíduos vítreos, através da análise química, da
espectroscopia vibracional na região do infravermelho e da difração de
raios-X.
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 Histórico sobre vidros
O vidro já existe na natureza desde a formação da crosta terrestre. Os
chamados vidros naturais se formaram a partir de magmas, os quais, devido às
condições em que se produziu seu resfriamento, não chegaram a se cristalizar
destes vidros o homem pré-histórico aprendeu a se servir, muitos milênios
antes da descoberta dos vidros artificiais (NAVARRO, 1991).
A rocha vítrea mais importante e mais empregada pelo homem pré-
histórico foi a obsidiana. Desde o princípio ela permitiu ao homem satisfazer a
dupla finalidade funcional e ornamental que este sempre buscou nos materiais,
servindo-lhe na fabricação de diferentes utensílios domésticos e rudimentares
instrumentos defensivos (NAVARRO, 1991).
A descoberta dos vidros tem sido objeto de muitas controvérsias, pois os
historiadores não dispõem de dados precisos sobre sua origem. Dos poucos
que a História registrou existe uma receita pertencente à antiga biblioteca do rei
assírio Assurbanipal (669-626 AC), escrita em caracteres cuneiformes: “Tome
60 partes de areia, 180 partes de cinzas de algas marinhas e cinco partes de
cal. Assim você obterá um vidro” (BUNDE, et al. 1998). Alguns dizem que a
descoberta dos vidros artificiais ocorreu após a descarga elétrica atmosférica
sobre as cinzas deixadas no chão arenoso em tempos pré-históricos (KNIESS,
2001). Outros como sendo realizada pelos primeiros fundidores de metais ao
tratar minerais de cobre, já que em sua obtenção se separam escóreas vítreas
opacas e coloridas, ou ainda pelos primeiros ceramistas, como conseqüência
da vitrificação acidental de um de seus barros cozidos (NAVARRO, 1991).
Segundo Kniess (2001), o vidrado mais antigo que se conhece, data de
12 milênios A.C aplicado na ornamentação de colares. Produtos manufaturados
vítreos têm sido descobertos na Mesopotâmia já ao redor de 4500 A.C e nas
necrópoles egípcias há pelo menos 3000 A.C.
O verdadeiro início do emprego do vidrado vem do período Bisantino,
nos primórdios da Era Cristã. Conheceu-se o Closoué ou esmaltação a seco
sobre o ouro, e o Champlevé, que é a esmaltação a seco sobre o cobre
trabalhado (KNIESS, 2001).
Muitos apontam os Fenícios como sendo os precursores da indústria do
vidro. Esta começou, então, a florescer em várias cidades, começando pelo
Egito (até o séc. XXII a.C.), e depois na Síria e Mesopotâmia (até o séc. IX
a.C.), na Grécia, na Península Italiana (por volta de 900 a.C.), na região ao
redor de Veneza (500 a.C.) e alcançando até a China.
Segundo Navarro (1991), o método do sopro foi provavelmente
inventado na Fenícia e na Síria entre 27 A.C. e 14 D.C e revolucionou as
técnicas de elaboração. A atividade vidreira se estabeleceu em Roma,
alcançando grande desenvolvimento e perfeição até a invasão dos bárbaros,
quando a sede do Império Romano se muda para o Oriente e juntos vão
artesãos hábeis nesta arte, impedindo a extinção da indústria vidreira. Esse
monopólio perdurou até o século XIII, quando os venezianos começaram a
introduzir artistas gregos em suas oficinas, ocasionando uma grande
prosperidade nesta indústria e até o fim do século XII, Veneza predomina no
mundo da vidraria.
A Europa toda estava sob domínio Veneziano e não tinha forças para
romper com ele até que a Alemanha e a França começaram a promover a
imigração de artistas venezianos, apesar do rigoroso controle, consolidando
assim novas indústrias vidreiras.
Em 1612 foi publicado o livro “Arte Vitraria” de Néri, que fornecia um
resumo do conhecimento sobre vidros até aquela época. Pelo final do século
XVIII, uma revolução industrial tomou lugar, como resultado de descobertas em
Química baseada na substituição de álcalis naturais por sódio proveniente de
sais marinhos.
No Brasil os primeiros artesãos imigraram com a “Invasão Holandesa”,
em Olinda e Recife, produzindo com perfeição vidros para janelas, copos e
frascos. Em 1810, o português Francisco Inácio de Siqueira Nobre recebeu da
Corte Portuguesa a Carta Régia, autorizando-o a instalar sua fábrica de vidros
na Bahia, inaugurando-a em 1812. A industrialização de vidros no país
agiganta-se no século XX, com a fundação da Companhia Industrial de São
Paulo e Rio (Cisper) e da Vidraria Santa Marina.
Voltando à História do vidro no mundo, um aperfeiçoamento definitivo foi
obtido ao fim do século XVIII por Guinard, na Suíça, introduzindo a agitação na
manufatura do material, de forma assegurar uma boa homogeneidade. Novos
vidros foram produzidos a partir de 1875 e em um período de 10 anos o
progresso foi espetacular.
Logo o avanço científico foi progressivamente introduzido. O conceito de
vidro, aos poucos, foi sendo generalizado e, após o termo vidro ter sido
empregado para definir um sólido não cristalino, a pesquisa foi direcionado
para uma compreensão dos vidros ou estado vítreo, como um estado de
agregação da matéria.
Outro processo de igual importância ao método do sopro, o chamado
“Processo Float”, surgiu na década de 60 e consiste em derramar o vidro ainda
não solidificado sobre uma superfície lisa, que no caso era um banho de
estanho fundido, adquirindo o mesmo, uma superfície plana, sem a
necessidade de polimento (NAVARRO, 1991).
Apesar de algum progresso na ciência dos vidros terem sido realizados,
é somente após a Segunda Guerra Mundial que é possível observar uma forte
interação entre pesquisa científica e tecnologia de vidros.
Hoje em dia, além das aplicações clássicas em que os vidros são
indispensáveis à nossa economia, pode-se observar novas técnicas de vidro
surgindo a todo o momento, com os vidros trazendo soluções originais. Os
novos vidros semicondutores, as fibras ópticas, os vidros laser e os vidros de
alta tenacidade são alguns dos exemplos que podem ser citados (NAVARRO,
1991).
2.1.1 Definição de vidros
Todas as definições de vidro propostas até o momento são, mais ou
menos, incompletas, devido a limitações de três tipos que, em conjunto,
impossibilitam a realização de uma definição concisa e geral. Tais limitações
são: i) não é possível enunciar com rigor uma definição baseada em conceitos
físicos e estruturais visto que, por seu especial comportamento e as
peculiaridades de seu estado físico, se bem os proporciona certas analogias
com os sólidos cristalinos, os assemelha muito mais aos líquidos; ii) não se
pode defini-los atendendo a sua composição visto que são muito complexos e
possuem uma natureza química muito diferente; iii) do ponto de vista utilitário
(aspecto tecnológico) seus campos de aplicação são tão diversos que não se
pode chegar a uma unificação por este meio (NAVARRO, 1991). Também
Gutzow e Schmelzer (1995) compartilham com a opinião de serem os vidros
um material de difícil conceituação por apresentarem características de
diferentes estados da matéria.
De acordo com Mari (1982) a definição rigorosa do vidro hoje enfrenta
várias controvérsias; não há uma definição que seja unanimidade entre os
cientistas. Muitos insistem no critério de que um vidro é um material formado
pelo resfriamento de um líquido que se torna relativamente rígido através do
incremento progressivo da viscosidade, ou mais sucintamente, vidro é um
produto inorgânico, proveniente de uma fusão, enrijecido pelo resfriamento,
sem cristalização. Navarro (1985) afirma que na realidade existem duas
definições, uma operacional e outra estrutural. A primeira trata o vidro como
“um sólido obtido pelo resfriamento de um líquido sem cristalização" e a
segunda que “o vidro é um sólido não cristalino".
Para Zanotto (1989) “vidros são materiais de estrutura desordenada que
apresentam o fenômeno de transição vítrea”. O vidro é uma substância
inorgânica, homogênea e amorfa, obtida através do resfriamento de uma
massa a base de sílica em fusão.
De acordo com Obladen et al. (1993), nos últimos tempos o vidro tem
despertado grande interesse nos pesquisadores pelas propriedades que
esboçam. No período anterior a segunda guerra mundial o vidro ainda não
tinha o papel que hoje tem como material promissor sob o ponto de vista
tecnológico.
Cella (2001) afirma que sólidos não cristalinos que apresentam o
excesso de energia descrito correspondem a um estado da matéria classificado
como metaestável ou estado de não equilíbrio. Tendo em vista essa discussão,
a seguinte definição de vidro pode ser adotada: “um vidro é um sólido não
cristalino que exibe o fenômeno da transição vítrea”.
De acordo com Neder (2005) esses materiais também podem apresentar
tipos diferentes de desordem e isso não os exclui como materiais não
cristalinos. Para contornar esse dilema é indispensável incluir na definição
estrutural uma condição que determine a estabilidade interna do material. Os
processos de obtenção dos sólidos não cristalinos acrescentam ao mesmo um
excesso de energia, seja devido ao resfriamento rápido, a ação mecânica ou a
outro processo qualquer.
. Zarzycki (2005) diz que industrialmente pode-se restringir o conceito de
vidro aos produtos resultantes da fusão, pelo calor, de óxidos ou de seus
derivados e misturas, tendo em geral como constituinte principal a sílica ou o
óxido de silício (SiO
2
), que, pelo resfriamento, endurece sem cristalizar. Uma
definição aceita em várias referências diz que um vidro é um sólido não-
cristalino que apresenta o fenômeno da transição vítrea (NASCIMENTO, 2000).
Todas as definições têm seu campo de abrangência ou seus limites,
mas a definição mais aceita e utilizada para vidros é a que relaciona tais
materiais com o conceito de temperatura de transição vítrea.
2.1.2 Formação da estrutura vítrea
Em determinada época, pensaram em conceituar esta substância
chamada vidro, como um quarto estado da matéria. Isto porque apesar de,
aparentemente, apresentarem à temperatura ambiente características que
poderiam defini-la como sólidos, como sua rigidez mecânica, ela não
apresentava estrutura cristalina, que é o que define um sólido. Daí a idéia de
alguns de incluí-las em um quarto estado da matéria, o estado vítreo, idéia que
nunca chegou a encontrar uma aceitação generalizada.
Os materiais vítreos possuem características não-comuns, que
provocam razoável curiosidade; possuem também propriedades tecnológicas
especiais e úteis, que decorrem de sua natureza atípica (VAN VLACK, 1984).
As substâncias vítreas ou a mistura ou formulação em estado fundido
que irá produzir o vidro, são líquidos relativamente viscosos que ao serem
resfriados aumentam notavelmente (ou rapidamente) sua viscosidade até que
suas moléculas constitutivas perdem toda mobilidade, conservando, entretanto,
a mesma disposição caótica que possuíam no estado líquido. Por isto, a
temperaturas ordinárias, o vidro apresenta a mesma disposição molecular que
possuía no estado de fusão e é, portanto, isótropo. Ademais, não possui um
ponto de fusão específico ou fixo, senão que, ao aquecê-lo, pouco a pouco vai
diminuindo sua consistência e passa gradualmente ao estado líquido (ao
contrário do gelo, por exemplo: ao aquecê-lo até zero grau Celsius, muda de
estado completamente nesta temperatura e somente depois de estar
completamente fundido (água) fornecendo mais calor, sua temperatura irá
aumentar). Nos vidros não existe uma temperatura de fusão bem definida ou
fixa como nos sólidos cristalinos onde, neste ponto, a fase sólida coexiste com
a líquida. Esta é uma característica muito importante dos vidros: sua habilidade
de passar progressiva e reversivelmente a um estado cada vez mais fluido, à
medida que a temperatura aumenta.
Quando uma substância está no estado líquido ou fundido e dela se vai
retirando calor, ou seja, se vai resfriando-a, seus átomos, moléculas ou íons
constituintes pela perda de energia vão diminuindo suas velocidades, até que a
força entre os mesmos é tal que pequenos núcleos de cristais com átomos
fixos em posições específicas, começam a se formar. A partir de tais núcleos,
se as condições permitirem, começará a surgir uma estrutura cristalina com a
mesma estrutura ou fase do núcleo inicial formado, visto que os átomos que
ainda estão em movimento começarão a se agrupar a tal núcleo, com seu
conseqüente desenvolvimento. É a passagem do estado líquido para o sólido
(VARSHENYA, 1994).
Mas nem sempre isto acontece. Isto porque os elementos formativos
(átomos, moléculas) de algumas substâncias possuem um poder, chamado
poder vitrificante, de quando no estado fundido se resfriados rapidamente,
serem “congelados” ainda com alguma energia cinética (ou com certa
velocidade), sendo que a estrutura interna de tal material fica em um estado
energético maior do que se tivessem sido resfriados lentamente (NAVARRO,
1991). Nestes casos, tais materiais chamados vidros, não adquirem uma
estrutura cristalina ou ordenada a longas distâncias (como é comum ser
observado nos metais, cerâmicas), visto que como o resfriamento foi realizado
de maneira brusca ou rápida, seus átomos não têm tempo de se arranjarem
ordenadamente como desejariam (pois a natureza parece sempre buscar um
estado de menor energia), e sim que seus átomos se arranjam de maneira
aleatória, adquirindo o material, uma estrutura desordenada também chamada
de amorfa. Fazendo uma analogia, é como se sua estrutura quando no estado
líquido, tivesse sido congelada, visto que o material apresenta a estrutura
interna típica dos líquidos (desordem), mas com muitas características próprias
dos sólidos.
É devido principalmente à estrutura microscópica do vidro, a sua
propriedade de transparência, visto que ao não se arranjarem ou se
empacotarem seus átomos constituintes em estruturas ordenadas, sua
densidade microestrutural é relativamente baixa, sendo que a radiação tem
muito mais facilidade para atravessar a estrutura sem ser absorvida ou colidir
(VAN VLACK, 1984).
Um sólido cristalino ao passar do estado sólido para o líquido sofre uma
mudança na fase cristalina, de maneira que aumenta em uma unidade o grau
de liberdade de seus elementos. Isto não ocorre quando um vidro sofre a
mesma transição. Neste caso a fase estrutural permanece a mesma, ou seja,
não há mudança de fase (NAVARRO, 1991).
A transição nos vidros, do líquido fundido a líquido superesfriado,
transcorre sem que apareça descontinuidade alguma na curva de volume
específico-temperatura, o que é bem diferente quando um fundido é resfriado
para formar um cristal, onde há uma marcada descontinuidade no volume
específico, com uma brusca contração, como pode ser observado na Figura
2.1.
Figura 2.1 – Variação do volume específico e calor específico com a
temperatura para um vidro e um cristal.
Fonte: CALLISTER (1999).
Se continuar a resfriar o material após ele estar no estado de líquido
superesfriado sem que ocorra a cristalização, visto que a estabilidade de um
líquido superesfriado é menor que a de sua fase cristalina e basta uma
pequena perturbação para ocorrer sua cristalização súbita, sua contração
continua até chegar a uma determinada temperatura onde aparece um
cotovelo, que coincide com um notável aumento da viscosidade. Esta zona de
temperatura mais ou menos ampla, onde tem lugar esta mudança de
inclinação, se conhece como intervalo de transição vítrea. Prolongando-se as
partes retas de ambas as curvas do estado vítreo e do líquido supercongelado
obtém-se, na intersecção destas prolongações, a chamada temperatura de
transição vítrea - T
g
(NAVARRO, 1991).
Esta habilidade de passar progressivamente a um estado cada vez mais
fluido à medida que a temperatura aumenta é devido às energias das ligações
entre os elementos constituintes dos vidros serem muito variáveis (além de
existirem vários tipos de ligações nos vidros, a distância entre os átomos é
variável, o que muda também a força entre eles), ao contrário do que ocorre
Vidro
Cristal
Líquido super-resfriado
T
g
T
m
Temperatura
Líquido
V
o
l
u
m
e
E
s
p
e
c
í
f
i
c
o
nos sólidos cristalinos. Aquecendo-os a determinada temperatura, praticamente
todas as ligações se rompem ao mesmo tempo e o material se funde em uma
temperatura específica (VOGEL, 1985). Já nos vidros, existe uma faixa de
energia que deve ser fornecida para romper as ligações atômicas e daí que se
deve falar em intervalo de transição vítrea.
2.1.3 Composição de vidros óxidos
As composições individuais dos vidros são muito variadas, pois
pequenas alterações são feitas para proporcionar propriedades específicas,
tais como índice de refração, cor, viscosidade, etc. O que é quase comum a
todos os tipos de vidro é a sílica.
Uma grande porcentagem da crosta terrestre é constituída por minerais
do tipo silicatos ou argilas do grupo dos aluminossilicatos (LEE, 1980). A
abundância desses minerais constitui uma condição bastante favorável às
indústrias do vidro, que se baseiam nas propriedades químicas dos silicatos.
Composto basicamente por areia derretida (sílica) e componentes que
aumentam sua resistência mecânica e química contra esforços e intempéries, o
vidro é classificado segundo a segurança, isolamento acústico, resistência e
controle solar que proporciona. Outros materiais podem substituir o vidro no
que se refere à transparência, mas nunca com relação à durabilidade.
Segundo Azambuja (1998) o vidro nada mais é que a mistura
perfeitamente dosada de várias matérias-primas que consistem em silicatos
não-cristalinos que também contêm outros óxidos, notavelmente CaO, Na
2
O,
K
2
O e Al
2
O
3
. Cada substância tem uma função específica que confere uma
dada propriedade ao vidro. Por exemplo, um vidro de soda-cal típico, consiste
em aproximadamente 70% SiO
2
, sendo o restante composto principalmente por
Na
2
O (soda) e CaO (cal). Essas matérias-primas são divididas em cinco grupos
principais: sílica (areia), fundentes, estabilizantes, afinantes e componentes
secundários.
Sílica (areia) – tão pura quanto possível e proveniente das areias ou das
rochas de quartzo – considerada, pela sua natureza, o vitrificante, ou seja, o
verdadeiro esqueleto do vidro.
Fundentes – tem a função de baixar o alto grau de fusão da sílica. Ex.:
carbonato de sódio (Na
2
CO
3
), carbonato de potássio (K
2
CO
3
) e óxido de
chumbo (PbO).
Estabilizantes – dão a resistência química a fatores do meio ambiente
como a umidade, o calor, a luz e gases naturais. Ex.: carbonato de bário
(BaCO
3
), carbonato de cálcio (CaCO
3
), carbonato de magnésio (MgCO
3
) e
óxido de alumínio (Al
2
O
3
).
Afinantes – têm por função a formação, na massa vítrea em fusão, de
grandes bolhas gasosas que, ao libertarem-se para a superfície, arrastam o
gás retido sob a forma de minúsculas bolhas. Ex.: óxido de arsênico (As
2
O
3
),
óxido de antimônio (Sb
2
O
3
) e nitrato de sódio (NaNO
2
).
Descorantes – utilizado nos vidros brancos para compensarem a cor
esverdeada ou amarelo-esverdeada da massa fundida, resultante das
impurezas das matérias-primas naturais como o ferro, o níquel e o cobre. Ex.:
óxido de manganês (Mn
2
O
7
) e nitrato de potássio (KNO
3
).
Corantes – matérias-primas que, misturadas à composição dos vidros
brancos, lhes dão a coloração desejada. Ex.: óxido de prata (Ag
2
O) para
obtenção de vidros amarelos; cobalto (Co) para vidros azuis; manganês (Mn)
para vidros ametista; óxido de ferro (FeO) para vidros verdes. Os vidros
coloridos são produzidos acrescentando-se à composição corante para atingir
as diferentes cores.
A Figura 2.2 apresenta a composição percentual de vidro sílica soda-cal
típico e as propriedades que cada componente confere ao material vítreo.
Figura 2.2 - Componentes do vidro.
Fonte: PATZA et al., (2005).
2.1.4 Classificação dos vidros
Mesmo existindo infinitas formulações os vidros são divididos nas
principais famílias:
• Sílica Vítrea
Este vidro pode ser preparado aquecendo-se areia de sílica ou cristais
de quartzo até uma temperatura acima do ponto de fusão da sílica, 1725 ºC. O
vidro resultante é tão viscoso que qualquer bolha de gás formada durante o
processo de fusão não se liberta, por si só, do banho.
Sílica vítrea tem um coeficiente de expansão térmica muito baixa, sendo
ideal para janelas de veículos espaciais e outras aplicações aonde são exigidas
baixa expansão térmica a fim de se ter resistência a choques térmicos e
estabilidade dimensional. Devido à extrema pureza obtida pelo processo de
deposição de vapor, a sílica vítrea é utilizada para produção de fibras óticas,
(AKERMAN, 2006). A Figura 2.3 apresenta uma das aplicações tecnológicas do
vidro.
Sílica (SiO
2
)
Matéria prima básica (areia) com função vitrificante;
Potássio (K
2
O)
Alumina (Al
2
O
3
)
Aumenta a resistência mecânica;
Sódio (Na
2
SO
4
)
Magnésio (MgO)
Garante resistência ao vidro para suportar mudanças
bruscas de temperatura e aumenta a resistência
mecânica;
Cálcio (CaO)
Proporciona estabilidade ao vidro contra ataques de
agentes atmosféricos.
Figura 2.3 - Espelhos astronômicos principais para Telescópio F/7
aluminizado com diferentes diâmetros.
Fonte: AKERMAN (2006).
• Silicatos alcalinos
Os óxidos alcalinos são normalmente incorporados nas composições
dos vidros como carbonatos. Acima de 550 ºC os carbonatos reagem com a
sílica formando um líquido silicoso e se a proporção de carbonato alcalino e
sílica forem adequadas, formará um vidro com o resfriamento.
A adição de alcalinos diminui a resistência química do vidro. Com altas
concentrações de álcalis, o vidro será solúvel em água, formando a base da
indústria de silicatos solúveis utilizados em adesivos, produtos de limpeza e
películas protetoras, (AKERMAN, 2006).
• Vidros sodo-cálcicos
Para reduzir a solubilidade dos vidros de silicatos alcalinos mantendo-se
a facilidade de fusão, são incluídos na composição, fluxos estabilizantes no
lugar de fluxos alcalinos. O óxido estabilizante mais utilizado é o de cálcio,
muitas vezes junto com óxido de magnésio. Estes vidros são comumente
chamados de sodo-cálcicos. Eles compreendem, de longe, a família de vidros
mais antiga e largamente utilizada. Vidros sodo-cálcicos foram usados pelos
antigos egípcios, enquanto hoje em dia constituem a maior parte das garrafas,
frascos, potes, janelas, bulbos e tubos de lâmpadas.
As composições da maioria dos vidros sodo-cálcicos estão dentro de
uma faixa estreita de composição. Eles contêm, normalmente, entre 8 e 12 por
cento em peso de óxidos de cálcio e de 12 a 17 por cento de óxido alcalino
(principalmente óxido de sódio). Muito cálcio faz com que o vidro tenha
tendência a desvitrificar (cristalizar), durante o processo de produção. Muito
pouco cálcio ou alto teor em alcalinos resulta um vidro com baixa durabilidade
química (AKERMAN, 2006). A Figura 2.4 apresenta várias embalagens
produzidas com vidro de sílica-soda-cal.
Figura 2.4 - Vidros de sílica-soda-cal para embalagens.
Fonte: ALVES et al. (2001).
• Vidros ao chumbo
Vidros alcalinos ao chumbo têm uma longa faixa de trabalho (pequena
alteração de viscosidade com diminuição de temperatura), e desta maneira têm
sido usados por séculos pela produção de artigos finos de mesa e peças de
arte. O chumbo também confere ao vidro um maior índice de refração,
incrementando seu brilho. Vidro ao chumbo é o vidro nobre aplicado em copos
e taças finas conhecidas como “cristal”, termo ambíguo, pois, o vidro não é um
material cristalino.
Devido ao fato do óxido de chumbo ser um bom fluxo e não abaixar a
resistividade elétrica, como faz os óxidos alcalinos, vidros ao chumbo são
usados largamente na indústria eletro-eletrônica. Funil de tubo de televisão a
cores é um exemplo de aplicação comercial devido a essas características
elétricas, assim como da propriedade de absorção dos raios X destes vidros.
Vidros ao chumbo são também utilizados em ótica devido aos seus altos
índices de refração (AKERMAN, 2006). A Figura 2.5 apresenta uma taça de
vidro que na sua composição contém o metal chumbo.
Figura 2.5 - Jarras finas feitas a partir de óxidos de chumbo.
Fonte: LUVIDARTE, (2007).
• Vidros borossilicatos
Em vidros silicatos com baixo teor de alcalinos a altas temperaturas, o
boro mantém sua coordenação trigonal plana que diminui a coesão
tridimensional da estrutura de vidros ao silicato. Devido a isso, este é
frequentemente usado como fluxo em substituição aos óxidos alcalinos. Já que
íons formadores de rede aumentam muito menos o coeficiente de expansão
térmica do que íons modificadores de rede, o óxido de boro é frequentemente
utilizado como agente fluxante em vidros comerciais, nos quais se deseja
resistência do choque térmico.
Os vidros borossilicatos apresentam alta resistência ao choque térmico e
por isso são empregados em produtos de mesa que podem ser levados ao
forno. É o caso do Pyrex e do Marinex. Devido a menor quantidade de óxidos
modificadores, além da resistência ao choque térmico, os vidros borossilicatos
são também muito resistentes ao ataque químico e por isso são utilizados em
vários equipamentos de laboratório (AKERMAN, 2006). A Figura 2.6 apresenta
acessórios de vidros borossilicatos usados em laboratórios.
Figura 2.6 - Acessórios de vidros usados em laboratório.
Fonte: ALVES et al. (2001).
• Vidros alumino-silicatos
Quanto se adiciona alumina (óxido de alumínio) em uma formulação de
vidro silicato alcalino, o vidro se torna mais viscoso em temperaturas elevadas.
Em vidros ao silicato, a alumina é um formador de rede (embora sozinha não
forme vidro em condições normais) e assume a coordenação tetraédrica similar
à sílica. Sendo o alumínio trivalente, em contraste com o silício que é tetra-
valente, a coordenação tetraédrica da alumina diminui o número de oxigênios
não-pontantes, o que aumenta a coesão da estrutura do vidro. Como
conseqüência, vidros alumino-silicatos comerciais podem ser aquecidos a
temperaturas superiores sem deformação, comparativamente a vidros sodo-
cálcicos ou à maioria dos borossilicatos (AKERMAN, 2006).
Vidros alumino-silicatos são utilizados em tubos de combustão, fibras de
reforço, vidros com alta resistência química e vitro-cerâmicos (Figura 2.7).
Figura 2.7 - Prancha feita de material vitro-cerâmico.
Fonte: AKERMAN (2006).
2.1.5 Propriedades dos vidros
Mesmo respeitando os limites impostos pela definição e focalizando
somente os materiais vítreos de óxidos (vidros), observa-se uma extensa faixa
de propriedades. Tal variabilidade torna os vidros extremamente atraentes,
tanto do ponto de vista científico quanto do tecnológico. Possui enorme
variabilidade e flexibilidade de propriedades físico-químicas, aliada a
possibilidade de ainda se testar um número infinito de composições, pois esses
materiais são "soluções sólidas" de estrutura desordenada que, portanto,
podem aceitar monotonicamente quaisquer elementos químicos em sua
estrutura. A Tabela 2.1 apresenta algumas propriedades dos vidros de óxidos.
Tabela 2.1 - Propriedades características dos vidros de óxidos
Fonte: RODRIGUES e ZANOTTO (1998).
Óticas
Isotrópicos; Transparentes, opacos ou coloridos com índice
de refração: 1,2 a 2,2.
Mecânicas
Duros e frágeis (K
Ic
< 1 MPa.m
1/2
).
Elétricas
Isolantes a condutores; σ(T
a
) =10
-6
a 10
-18
(ohm.cm)
-1
Químicas
Resistentes a ácidos até solúveis em H
2
O.
Térmicas
Expansão: 0,3x10
-6
- 30x10
-6 o
C
-1
. T
g
: 150 a 1.200
o
C.
Metaestáveis - podem se cristalizar Vitro-cerâmicas
Matérias-Primas
Abundantes. Contêm principalmente O, Si, Al, Ca, Na, Mg.
Processo
Facilmente recicláveis.
2.1.5.1 Propriedades óticas
Quando a luz passa do ar para um meio óptico mais denso como o vidro,
sua velocidade é reduzida. Se o feixe de luz incide sobre a superfície do vidro
não perpendicularmente, mas em outros ângulos, o feixe no vidro vai se
desviar em direção à perpendicular. Para efeito de comparação de diferentes
vidros, o índice de refração entre o vidro e o ar é comumente medido com luz
monocromática com comprimento de onda de 598,3mm. Neste comprimento de
onda, os índices de refração dos vidros ao silicato se situam entre 1,458 para
sílica fundida e 2,00 para vidros ópticos muito densos (AKERMAN, 2006).
Há fatores que podem influenciar no índice de refração dos vidros, como
por exemplo, a temperatura e a composição química.
− temperatura: quanto mais rápida for a taxa de resfriamento do vidro
mais aberta será a estrutura, menor sua densidade e conseqüentemente
menor será seu índice de refração.
− composição química: quando aumenta-se a proporção molar dos
óxidos modificadores de rede, com a conseqüente criação de novos
oxigênios ocorrerá também o aumento da polarização e o índice de
refração (NAVARRO, 1985).
2.1.5.2 Propriedades mecânicas
O comportamento do vidro ante os distintos tipos de esforços mecânicos
a que pode ser submetido durante seu uso (tração, compressão, torção,
impacto) constitui em geral uma importante limitação para algumas de suas
aplicações. A resistência mecânica de um material pode ser definida como a
resistência que opõe a ação de forças mecânicas externas e internas
(NAVARRO, 1985). A baixa resistência mecânica do vidro é decorrente de sua
baixa organização estrutural, mas os cientistas descobriram novas técnicas que
diminuem essa desorganização estrutural tornando os vidros mais estáveis e
resistentes.
Com exceção da adição de alumina, não há muito que se possa fazer
em termos de análise química para se aumentar sua resistência mecânica,
pois, os fatores que determinam o estado da superfície, têm participação muito
superior que as ligações entre as moléculas. Então o que se faz na prática é
proteger a superfície contra fissuras decorrentes do manuseio. A têmpera, por
exemplo, é a criação de tensão de compressão em toda a superfície da peça
dificultando a penetração da trina e sua propagação (AKERMAN, 2006).
2.1.5.3 Propriedades elétricas
O comportamento dos vidros quando são submetidos a um campo
elétrico, pode ser muito variável e depende de sua natureza, de sua
composição e das condições a que são expostos. Os vidros podem apresentar
desde a mais elevada rigidez dielétrica, empregada como isolantes em linhas
de alta tensão, até os que apresentam propriedades semicondutoras, de
grande interesse no campo da eletrônica (NAVARRO, 1985).
Quando um vidro é aquecido, por exemplo, o aumento da temperatura
fará com que os íons se movam mais livremente fazendo com que a
condutividade elétrica seja maior. A composição química também é muito
importante pois a condutividade elétrica será maior quanto mais elevada for a
mobilidade dos íons, que depende de seu tamanho e de sua carga. A
condutividade elétrica também tem uma forte variação devido às condições de
resfriamento a qual o vidro foi submetido. Os vidros esfriados lentamente
apresentam menor condutividade se comparado a um vidro resfriado
bruscamente (NAVARRO, 1985).
2.1.5.4 Propriedades químicas
Entre as principais características dos vidros destaca-se sua elevada
resistência química que, com exceção de determinados tipos de composições,
como a de alguns fosfatos, boratos e silicatos alcalinos, creditaram o vidro
como um material insubstituível em muitas aplicações práticas. Nos vidros
binários a incorporação crescente de óxidos alcalinos produz uma progressiva
abertura da rede que facilita a extração dos íons modificadores, diminuindo sua
resistência química. O procedimento mais freqüente empregado para aumentar
a resistência do vidro ao ataque químico é a desalcalinização de sua superfície.
Outro procedimento consiste em proteger a superfície mediante recobrimento
hidrófobo que pode ser obtido reagindo os grupos polares da superfície do
vidro (OH
-
,
−
2
NH , etc.) com moléculas orgânicas (NAVARRO, 1985).
2.1.5.5 Propriedades térmicas
Os vidros em geral são mal condutores de calor, pois os elétrons mais
externos de seus átomos estão firmemente ligados. Se, por exemplo, se
aquece um dos lados de uma vidraça, a face do vidro deste lado esquenta,
porém o calor leva certo tempo até atravessar a espessura e aquecer a outra
face, pois o vidro oferece resistência à passagem de calor (AKERMAN, 2006).
As variações de composição exercem certa influência sobre os valores
da condutividade térmica nos vidros. Como a condutividade depende das
vibrações térmicas dos constituintes reticulares, seu valor será maior quanto
maior forem suas ligações químicas. Por isso, a condutividade diminui ao
relaxar a rede, ou pela substituição de íons formadores por outra de menos
intensidade de campo ou pela introdução de íons modificadores, (NAVARRO,
1985).
Sintetizando, as principais características do vidro são: transparência
(permeável à luz), dureza, ótimo isolador dielétrico, não absorvência e
durabilidade, baixa condutividade térmica, recursos abundantes na natureza e
reciclabilidade.
2.2 Reciclagem de vidros
Há um estudo realizado por Reindl denominado "Reuse/recycling of
glass cullet for non-container uses" em que são tratadas mais de sessenta
formas de reciclagem de vidro. Pesquisas recentes sobre o tema apontam
várias alternativas tecnológicas para reciclagem do resíduo vítreo.
No Brasil várias pesquisas de Castro (2001), Gomes (2001), Bragança
(2002), e Morelli (2003), têm sido realizadas com resultados satisfatórios,
visando à utilização e reciclagem do resíduo vítreo em diferentes aplicações.
A Recicloteca (2005) diz que a aplicabilidade do vidro é a mais
diversificada possível. No início foi usado como objeto de corte e armamento,
pontas de flechas, passando por objetos ornamentais, utilitários domésticos,
lentes e finalmente chegando à tecnologia como matéria prima das modernas
fibras ópticas.
Atualmente, o vidro é parte integrante e fundamental do projeto
arquitetônico. Faz parte da estética e tem forte influência no conforto, na
economia e na segurança de qualquer edifício. Para tanto se deve fazer a
escolha adequada do vidro em função das necessidades do projeto. Existe no
mercado um variado leque de opções com características técnicas específicas
para cada uso.
Resumindo o vidro é um material que apresenta excelentes qualidades,
tais como:
Ø Transparência e Elegância - o consumidor visualiza o que pretende
comprar. Os produtos ganham uma imagem nobre, sofisticada e
confiável.
Ø Inércia - o vidro não reage quimicamente. Por ser neutro, o produto não
sofre alteração de sabor, odor, cor ou qualidade.
Ø Praticidade - após o uso, o produto pode ser novamente fechado, caso
não seja consumido em sua totalidade.
Ø Dinâmico - devido às suas propriedades permite uma possibilidade
enorme de combinações na transformação do vidro original, o que
garante a possibilidade de renovação constante do design das
embalagens.
Ø Higiênico - o vidro é fabricado com elementos naturais, protegendo os
produtos durante mais tempo e dispensando a utilização de
conservantes adicionais, atendendo a todos os requisitos exigidos para
o acondicionamento de líquidos e alimentos para o consumo humano.
Ø Impermeável - por não ser poroso, funciona como uma barreira contra
qualquer agente exterior, mantendo assim os produtos mais frescos,
aumentando o tempo de vida em relação a outros tipos de embalagens.
Ø Resistência térmica - mudanças bruscas de temperatura, cargas
verticais e umidade não é problema para as embalagens de vidro o
mesmo pode ser utilizado diretamente no forno de microondas e a
vantagem adicional de poder ser levado diretamente à mesa sem
necessidade de transferência para outros recipientes.
Ø Versátil - formas, cores e tamanhos são detalhes que fazem diferença
no ponto de venda.
Ø Reutilizável - embalagens vazias de vidro podem ser utilizadas para
armazenar qualquer outro alimento ou mesmo objetos.
Ø Retornável - embalagens de vidro podem ser reaproveitadas diversas
vezes, como é o caso, por exemplo, das garrafas de cerveja e
refrigerantes.
Ø Reciclável - o vidro pode ser reciclado infinitamente, sem perda de
qualidade ou pureza do produto. Uma garrafa de vidro gera outra
exatamente igual, independente do número de vezes que o caco de
vidro vai ao forno para ser reciclado.
2.3 Contaminação em resíduos vítreos
A contaminação de resíduos vítreos por microrganismos patogênicos é um
assunto desconhecido ou pelo menos ainda não estudado por pesquisadores.
Estes se limitam às pesquisas de contaminações por patógenos em resíduos
sólidos orgânicos e produtos alimentícios.
Destacamos neste trabalho a relevância da investigação desses
microrganismos nos resíduos vítreos, visto que a população envolvida com o
manuseio dos mesmos quer seja catadores, sucateiros ou operários da
indústria vidreira estará exposta à contaminação por patógenos e isto é uma
questão de saúde pública.
Os problemas sanitários provocados pelos resíduos sólidos à população
decorrem principalmente do contato indireto, visto que os Resíduos Sólidos
Urbanos (RSU) servem de habitat para proliferação de macro vetores (ratos,
baratas, moscas) e micro vetores (vermes, bactérias, fungos). Além disso, para
Sisinno & Oliveira (2000), as áreas destinadas a receber toneladas de
resíduos, não dispõem de infra-estrutura capaz de evitar os problemas
oriundos desta atividade, logo, será responsável pela degradação ambiental
das regiões sob sua influência. Dentre os problemas ambientais causados pela
disposição inadequada de grandes quantidades de resíduos sólidos, pode-se
destacar a poluição do ar, das águas e do solo e como conseqüência desses
fatores, o comprometimento da saúde humana.
2.3.1 Características biológicas
Em relação aos aspectos biológicos, os resíduos orgânicos podem ser
metabolizados por vários microrganismos decompositores, como fungos e
bactérias aeróbias e/ou anaeróbias, cujo desenvolvimento dependerá das
condições ambientais existentes. Além desses microrganismos, os resíduos
sólidos podem apresentar microrganismos patogênicos, encontrados em
dejetos humanos ou de animais domésticos, ou em certos tipos de resíduos de
serviço de saúde (ZANTA & FERREIRA, 2003).
Diversos autores relatam à presença de organismos potencialmente
infecciosos nos resíduos sólidos. Tais substâncias incorporam-se à massa dos
resíduos domiciliares por meio de lenços de papel, papel higiênico,
absorventes higiênicos, camisinhas, curativos, seringas (FERREIRA, 2000).
Segundo Zanon (1991) apud Belei e Paiva (1998) os microrganismos
encontrados nos resíduos sólidos em geral, originam-se dos seres humanos,
dos animais e vegetais em decomposição e do solo. A maioria são saprófitas
do solo e patógenos oportunistas que constituem a microbiota normal do
homem e dos animais, como coliformes (Escherichia coli, Klebsiella sp,
Enterobacter sp,), Proteus sp, Staphylococcus sp, Streptococcus fecalis,
Pseudomonas sp, Bacillus sp, e Candida sp. Esses patógenos oportunistas
tanto podem ser encontrados nos resíduos hospitalares quanto nos
domiciliares. Zanon (1991) apud Belei e Paiva (1998) cita o estudo de
Kalnonsky no qual se verificou experimentalmente que os resíduos domiciliares
não apresentavam diferenças qualitativas do hospitalar, quando analisada sua
carga microbiana; porém, os resíduos domiciliares apresentavam
contaminação bacteriana entre 10 e 100.000 vezes maior do que os
hospitalares.
Segundo Arceivala (1981), a faixa de concentração de bactérias
coliformes fecais em esgotos domésticos brutos varia de 10
5
a 10
8
UFC/100mL.
Pesquisas realizadas por Rocha (1987) e Branco (1979) estimam que cada
indivíduo elimine em média de 10
10
a 10
11
células por dia e que entre 20% a
33% do peso das fezes humanas é constituído por bactérias do grupo
coliforme. As médias geométricas das concentrações de coliformes fecais do
esgoto bruto estiveram próximas e até superiores às mencionadas em
referências.
Para os efeitos da Portaria da Água N
o
36 (1990) são adotadas as
seguintes definições para:
4.1 - Água Potável: aquela com qualidade adequada ao consumo
humano;
4.2 - Grupo Coliformes: todos os bacilos gram-negativos, aeróbios ou
anaeróbios facultativos, não formadores de esporos, oxidase-
negativos, capazes de crescer na presença de sais biliares ou outros
compostos ativos na superfície (surfactantes) com propriedades
similares de inibição de crescimento e que fermentam a lactose com
produção de aldeído, ácido e gás a 35º C (trinta e cinco graus
Celsius), em 24 - 48 (vinte e quatro - quarenta e oito) horas. Quanto
às técnicas de detecção, consideram-se do Grupo Coliformes
aqueles organismos que na técnica dos tubos múltiplos (ensaios
presuntivo e confirmatório) fermentam a lactose, com produção de
gás, a 35º C (trinta e cinco graus Celsius), no caso da técnica da
membrana filtrante, aqueles que produzem colônias escuras, com
brilho metálico, a 35º C (trinta e cinco graus Celsius), em meios de
cultura do tipo Endo, no prazo máximo de 24 (vinte e quatro horas).
4.3 - Coliformes Fecais são as bactérias do grupo coliformes que
apresentam as características do grupo, porém a temperatura de
incubação da 44,5º C (quarenta e quatro e meio graus Celsius), mais
ou menos 0,2 (dois décimos) por 24 (vinte e quatro) horas.
O Ministério da Saúde é quem estabelece os procedimentos e
responsabilidades relativas ao controle e vigilância da qualidade da água para
consumo humano, e seu padrão de potabilidade.
2.3.2 Microrganismos indicadores de contaminação fecal ou higiênico-
sanitária.
Microrganismos indicadores de contaminação fecal são grupos ou
espécies de microrganismos que, quando presentes em águas ou em
alimentos, fornecem informações sobre a ocorrência de contaminação de
origem fecal e sobre a provável presença de patógenos que venham a
contaminar essa água ou alimento.
2.3.2.1 Coliformes totais
Este grupo é composto por bactérias da família Enterobacteriaceae,
capazes de fermentar a lactose com produção de gás, quando incubados a 35-
37
o
C, por 48 horas. São bacilos gram-negativos móveis ou imóveis e não
formadores de esporos (CEBALLOS, 2000).
Fazem parte deste grupo predominantemente bactérias pertencentes
aos gêneros Escherichia, Enterobacter, Citrobacter e Klebsiella. Destes,
apenas Escherichia coli tem como hábitat primário o trato intestinal do homem
e animais de sangue quente. Os demais - Enterobacter, Citrobacter e Klebsiella
– além de serem encontrados nas fezes, também estão presentes no ambiente
e em vegetais e solo. Conseqüentemente, a presença de coliformes totais em
hortaliças não indica, necessariamente, contaminação fecal ou ocorrência de
enteropátogenos, devido a sua ampla distribuição e sua capacidade de se
multiplicar nesses locais. Atualmente, os coliformes totais são usados para
indicarem falhas no tratamento de água ou contaminação genérica nas redes
de distribuição e não de contaminação fecal.
2.3.2.2. Coliformes termotolerantes e escherichia coli
Os padrões bacteriológicos internacionais de água potável, de
classificação de água segundo seus usos e das águas residuárias tratadas que
serão descartadas no meio ambiente se baseiam na concentração de
coliformes fecais, que são denominados atualmente de termo tolerantes.
As bactérias pertencentes a este grupo correspondem a um subgrupo
dos coliformes totais, que apresentam a capacidade de continuar fermentar
lactose com produção de gás, quando incubadas à temperatura de 44 a
45,5
o
C. Nessas condições, quando são de origem fecal, ao redor de 90% das
culturas de Escherichia Coli (E. coli) são positivas, enquanto entre os demais
gêneros, apenas algumas cepas de Enterobacter e Klebsiella mantêm essa
característica (APHA, 1998).
A pesquisa de coliformes termotolerante e de E. coli nos alimentos
fornece, com maior segurança, informações sobre condições sanitárias do
produto e melhor indicação da eventual presença de enterotógenos (FRANCO
e LANDGRAFT, 1996).
Por definições, os coliformes termotolerantes não são patogênicos,
embora haja algumas variedades de E. coli dos outros coliformes é a sua
capacidade de produzir a enzima ß-glucoronidasa, que cliva o ß-glucoronido-4-
metil umbeliferona (MUG), liberando o 4-metil-umbeliferona, que apresenta
fluorescência azul intensa quando exposta a luz de Ultra Violeta, com
comprimento de onda 365nm. É a única bactéria que satisfaz todas as
condições que devem apresentar um indicador de contaminação fecal, uma vez
que demais indicadores de contaminação fecal são encontrados naturalmente
nesse tipo de alimento (CEBALLOS, 2000).
2.3.3 Exames bacteriológicos da água
O papel da água na transmissão de determinadas doenças infecciosas é
fato bastante conhecido. Portanto, uma avaliação de potabilidade da água deve
passar, necessariamente, pelo parâmetro bacteriológico. A análise
bacteriológica da água tem por finalidade verificar sua qualidade sanitária e
quando feita isoladamente, não garante sua potabilidade. A classificação
precisa da qualidade de uma água só é válida quando os exames físico-
químicos são interpretados com os dados das características bacteriológicas.
Apesar de conhecer bem cada um dos microrganismos responsáveis
pelas doenças infecto-parasitárias, sua identificação e quantificação em águas
de abastecimento são impraticáveis. Além das técnicas laboratoriais serem
trabalhosas, estes microorganismos patogênicos, quando presentes em águas
de abastecimento, ocorrem em número reduzido, sendo necessário pesquisar
grandes volumes de água (PELCZAR, 1996).
Essas dificuldades foram solucionadas com a descoberta de
microorganismos indicadores. Isto é possível porque, no caso das doenças
como cólera, diarréias e outras que são as do nosso interesse por serem as
únicas a necessitarem de medidas de desinfecção, os microorganismos
patogênicos são eliminados pelas fezes do indivíduo doente. Como o intestino
humano é habitado por vários outros microorganismos não patogênicos e que
existem em maior número, decidiu-se pesquisar a presença destes em águas
de abastecimento.
Entre os vários gêneros e espécies de microrganismos não patogênicos
presentes no intestino humano, aqueles conhecidos como Grupo Coliforme,
passaram a ser denominados indicadores da presença de microorganismos
patogênicos em águas de abastecimento. As principais razões desta escolha
são as seguintes:
Ø Aparecerem em grande quantidade nas fezes humanas. Cada indivíduo
pode eliminar até 100 bilhões deles num único dia. Graças a isto, a
possibilidade de serem encontrados na água é muito grande.
Ø São encontrados apenas nas fezes de animais de sangue quente ou
homeotermos, classe que inclui o homem e todos os mamíferos. Essa
característica é importante, pois uma vez identificada sua presença, pode-
se afirmar que a água teve contato com excretas destes animais.
Do ponto de vista da resistência às condições ambientais (temperatura e
outros agentes desinfetantes), são muito semelhantes aos microrganismos
patogênicos intestinais. Trata-se de característica importante, pois se fossem
mais suscetíveis (sobrevivessem menos tempo que os patogênicos), não
poderiam ser identificados e, portanto, não poderiam ser indicadores. Se
fossem menos suscetíveis (sobrevivessem por mais tempo), poderiam
aparecer em águas já livres de patogênicos.
2.3.4 Identificação e quantificação de microrganismos - a contagem
padrão em placas
Um dos métodos utilizados para análises microbiológicas é a Contagem
Padrão em Placas (CPP). Este é um método de medida quantitativa direta de
bactérias aeróbias e anaeróbias facultativas viáveis presentes nas amostras,
capazes de crescer no meio de cultura selecionado (STANDARD METHODS,
1995). O princípio do método se baseia na teoria de que cada colônia que se
desenvolver no meio de cultura é originária de uma única célula bacteriana, ou
seja, cada bactéria presente na amostra se multiplicará, dando origem a uma
colônia visível e isolada.
O número e os tipos de bactérias que se desenvolvem são influenciadas
pelo tempo, temperatura de incubação, pH do meio, o nível de oxigênio, a
presença de nutrientes específicos no meio de crescimento, competição entre
células por nutrientes, predação, entre outros fatores.
Além disto, existem bactérias que possuem arranjo de células como é o
caso de cocos (diplococos, tetracocos, estreptococos, estafilococos e sarcinas)
e bacilos (paliçada, roseta e cadeia).
A relação correta é feita entre o número de colônias e o número de
unidades formadoras de colônias (UFC), que pode ser tanto células individuais
como agrupamentos característicos de certos microorganismos.
A Figura 2.8 apresenta placas de Petry que ilustram o crescimento
(concentração) de unidades formadoras de colônias (UFC) de bactérias.
Figura 2.8 - Método das diluições para determinação da concentração de
UFC.
Fonte: Direta, (2007).
A contagem padrão em placas tem sido usada como indicador da
qualidade higiênica de águas e alimentos, fornecendo idéia também sobre o
tempo útil de conservação destes últimos. A precisão do método pode ser
limitada pela incapacidade de alguns microorganismos formarem colônias
visíveis no meio e condições utilizadas, como também pela presença de
substâncias inibidoras produzidas por microorganismos durante o crescimento
no meio de cultura (STANDARD METHODS, 1995).
2.4 Características das sucatas e do lixão de Campina Grande - PB
Atualmente a cidade de Campina Grande tem aproximadamente 40
sucatas e apenas 10,00% comercializam o resíduo vítreo (caco), que é
proveniente da quebra de peças inteiras, as quais têm como destino a
retornabilidade. Já os catadores do lixão catam exclusivamente peças inteiras e
apenas 2,00% é que catam cacos de vidros.
Todo material vítreo adquirido pelas sucatas é armazenado em grandes
galpões, alguns sucateiros guardam os materiais em sacos, tambores,
engradados ou em prateleiras. Nesse ambiente não é observado nenhum tipo
de higienização e os trabalhadores não utilizam equipamentos de proteção
individual – EPI’s.
O município de Campina Grande - PB não dispõe de coleta seletiva de
resíduos sólidos urbanos, sendo a disposição final desses materiais feita a céu
aberto, sem nenhum tratamento, no lixão localizado no bairro do Mutirão
(Figura 2.9). A composição média dos resíduos sólidos domiciliares de
Campina Grande - PB está apresentada na Tabela 2.2. Os metais e os vidros
apresentam os menores percentuais, 5,00% e 1,83%, respectivamente.
Tabela 2.2 - Composição média dos resíduos sólidos de Campina Grande-
PB.
Fonte: OLIVEIRA (2007).
Figura 2.9 – Visão panorâmica do lixão a céu aberto da cidade de
Campina Grande/PB.
Fonte: DIRETA (2007)
A coleta convencional é realizada em toda área urbana do município,
inclusive nos distritos de Galante, São José da Mata e Catolé de Boa vista e
tem recolhimento médio de aproximadamente 242 t de resíduos sólidos
Resíduos Sólidos Média
Matéria orgânica 62,83%
Papel/papelão 6,00%
Metal 5,00%
Vidro 1,83%
Plástico 9,50%
Embalagem longa vida 1,17%
Outros (rejeitos) 13,67%
domiciliares, o que representa uma produção per capita de 0,68 kg/hab./dia da
população urbana (OLIVEIRA, 2007).
O município de Campina Grande - PB, não apresenta nenhum tipo de
gerenciamento de resíduos sólidos, apontando para a existência de problemas
que são comuns entre os sucateiros e catadores, no que se refere aos resíduos
vítreos produzidos e comercializados por esta população. Estes resíduos, além
de não passar por nenhum tipo de beneficiamento, também não é reciclado. A
cada mês cerca de 50 toneladas de vidros recicláveis são depositados a céu
aberto, causando assim grande impacto ambiental. Este material se retirado do
lixão poderia gerar emprego e renda para a população de catadores. Portanto,
recomenda-se a implantação de um programa de gestão de resíduos vítreos no
município, visando à retirada desses materiais recicláveis do lixão, uma vez
que, pesquisas realizadas recentemente, apontam para uma série de
possibilidades de uso ou incorporação dos mesmos em produtos de cunho
tecnológico.
3 MATERIAL E MÉTODOS
Este item descreve a metodologia usada para realização de todo o
processo de coleta das amostras de resíduos vítreos, do beneficiamento das
amostras e técnicas de caracterização aplicadas. A Figura 3.1 apresenta o
fluxograma do processo de desenvolvimento da pesquisa.
Figura 3.1 - Fluxograma do processo de desenvolvimento da pesquisa.
3.1 Material
O material utilizado neste trabalho consiste de resíduos vítreos
coletados na zona urbana da cidade de Campina Grande/PB, de diferentes
procedências como: sucatas e lixão. Foram coletadas um total de 14 (quatorze)
amostras, sendo 12(doze) provenientes de sucatas e 2(duas) do lixão. Estes
resíduos foram acondicionados em sacos plásticos, devidamente identificados
(data da coleta e procedência). Estas coletas foram realizadas nos períodos de
chuvas e estiagem, conforme Tabelas 3.1 e 3.2.
Para identificação das amostras foi utilizada a simbologia: RVS (Resíduo
Vítreo da Sucata) e RVL (Resíduo Vítreo do Lixão).
Beneficiamento
Trituração
Resíduos Vítreos
(Coleta)
Análise
Bacteriológica
Análise Química
FTIR
Análise
dos Resultados
Difração de Raios-X
Caracterização
Pesagem e
Lavagem
Tabela 3.1 - Identificação das amostras coletadas no período de chuvas
em Campina Grande/PB.
Amostra Identificação Procedência /Bairro
RVS1 Resíduo Vítreo da Sucata 1 Monte Santo
RVS2 Resíduo Vítreo da Sucata 2 Prata
RVS3 Resíduo Vítreo da Sucata 3 Centro
RVS4 Resíduo Vítreo da Sucata 4 Catolé
RVS5 Resíduo Vítreo da Sucata 5 Distrito dos Mecânicos
RVS6 Resíduo Vítreo da Sucata 6 Centenário
RVL7 Resíduo Vítreo do Lixão 7 Mutirão
Tabela 3.2 - Identificação das amostras coletadas no período de estiagem
em Campina Grande/PB.
Amostra Identificação Procedência/Bairro
RVS8 Resíduo Vítreo da Sucata 1 Monte Santo
RVS9 Resíduo Vítreo da Sucata 2 Prata
RVS10 Resíduo Vítreo da Sucata 3 Centro
RVS11 Resíduo Vítreo da Sucata 4 Catolé
RVS12 Resíduo Vítreo da Sucata 5 Distrito dos Mecânicos
RVS13 Resíduo Vítreo da Sucata 6 Centenário
RVL14 Resíduo Vítreo do Lixão 7 Mutirão
3.2 Métodos
As amostras foram submetidas à análise bacteriológica e em seguida foi
realizada a trituração das mesmas até a granulometria (peneira ABNT N° 200)
adequada para a realização das demais técnicas de caracterização: análise
química, espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho e difração de
raios-X.
3.2.1 Análise bacteriológica
As amostras de resíduos vítreos coletadas nas sucatas e no lixão foram
encaminhadas separadamente ao Laboratório da EXTRABES (Estação
Experimental de Tratamento Biológico de Esgotos Sanitários), localizada no
Bairro do Tambor na cidade de Campina Grande/PB.
Todas as amostras coletadas foram pesadas separadamente em
balança analítica GT 210-OHAUS e transferidas para os respectivos beckers
previamente etiquetados (RVS1, RVS2, RVS3, RVS4, RVS5, RVS6 e RVL7) e
(RVS8, RVS9, RVS10, RVS11, RVS12, RVS13 e RVL14), indicando a
procedência do resíduo vítreo. Na Figura 3.2 apresenta-se uma ilustração dos
resíduos vítreos distribuídos nos beckers para a realização do processo de
lavagem. Após a transferência dos resíduos vítreos para os beckers, adicionou-
se 100mL de água destilada a cada becker para a lavagem do material e com o
auxilio de um bastão de vidro foi realizada uma lenta agitação, objetivando o
melhoramento do processo de lavagem de toda a massa de resíduos vítreos
contida em cada becker (APHA, 1998). A Figura 3.3 apresenta a lavagem dos
resíduos vítreos.
Esta análise foi realizada no período de chuvas (primeira coleta) nas
amostras RVS1 a RVL7 e no período de estiagem (segunda coleta) nas
amostras RVS8 a RVL14.
A análise bacteriológica foi realizada em períodos distintos com o
objetivo de comparar os resultados, ou seja, verificar a influência do clima na
proliferação de bactérias.
Figura 3.2 - Béqueres para lavagem dos resíduos vítreos.
Fonte: Direta, (2006).
Figura 3.3 - Lavagem dos resíduos vítreos.
Fonte: Direta, (2006).
A água residual advinda do processo de lavagem foi coletada e
submetida à filtração em papel de filtro analítico e em seguida encaminhada
para a análise bacteriológica (APHA, 1998). No caso específico deste trabalho
foi realizada apenas a quantificação de coliformes termotolerantes (fecais).
3. 2.1.1 Método da membrana filtrante
Para determinação de coliformes termotolerantes nos resíduos vítreos
pelo Método da Membrana Filtrante foi utilizada a seguinte aparelhagem:
Ø Estufa bacteriológica a 44.5 + 0.2°C;
Ø Equipe de filtração Sterifil Millipore;
Ø Placas de Petry de plástico com 5 ou 6 cm de diâmetro;
Ø Discos absorventes de 48 mm de diâmetro (quando se usa como meio
de cultura o Sulfato de Lauril Brothoxoid);
Ø Membranas filtrante com poros de 0,45 µm de diâmetro (Millipore, Hawg
047 SO);
Ø Pipetas bacteriológicas de 1 a 10ml;
Ø Bico de bunsen e pinças millipore estéreis.
Os filtrados provenientes da 1
a
filtração feita com papel de filtro
qualitativo, foram submetidas a uma 2
a
filtragem em membranas Millipore
(0,45um) de diâmetro. Na Figura 3.4 apresenta-se os equipamentos e
reagentes utilizados. Depois de filtradas e secas, as membranas foram
removidas cuidadosamente com auxílio de uma pinça esterilizada ao calor e
colocadas sobre os meios de culturas para favorecer o crescimento das
bactérias. Os meios de culturas foram preparados antecipadamente e
colocados em placas de Petry.
Em seguida as amostras foram incubadas a uma temperatura de 44,5 °C
durante 24 horas. Após esse período foi realizada a contagem das unidades
formadoras de colônias (UFC). A Equação 1 é aplicada para quantificação da
concentração de coliformes termotolerantes.
UFC/100ml = números de colônias .100 (1)
diluição volume de amostra
Figura 3.4 - Sistema de filtração pelo Método da Membrana Filtrante.
Fonte: Direta, (2006).
3.2.2 Caracterização dos Resíduos Vítreos
Após a lavagem dos resíduos vítreos com água destilada e o líquido
residual ser analisado quanto à contaminação por coliformes termotolerantes,
os resíduos foram secos a temperatura ambiente e beneficiados através de
trituração até granulometria malha #200 para realizar as demais
caracterizações, Figura 3.5 (a), (b),(c), (d) e 3.6.
Figura 3.5 - Amostras RVS1(a); RVS3(b); RVS5(c) e RVL7(d)
provenientes das sucatas e do lixão após lavagem.
Fonte Direta, (2006).
Figura 3.6 - Amostras trituradas, prontas para caracterização.
Fonte: Direta, (2006).
3.2.2.1 Análise química
É uma técnica que permite determinar quais os óxidos presentes nas
amostras, bem como sua percentagem. Nesta análise foi determinada a
presença dos seguintes óxidos: SiO
2
, CaO, MgO, Al
2
O
3
, Na
2
O, K
2
O e Fe
2
O
3
.
A análise química foi realizada segundo o método número 88 do
Ministério do Interior – Superintendência do Desenvolvimento do Nordeste –
DRN/Divisão de Geologia/SAN, no Laboratório de Análises Minerais – LAM da
Universidade Federal de Campina Grande – UFCG.
3.2.2.2 Espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho (FTIR)
É uma das técnicas mais importantes para análise de materiais. Os
espectros foram obtidos em pastilhas de KBr, prensadas sob vácuo. Os
espectros de absorção na região do infravermelho dos resíduos vítreos
foram obtidos em pastilhas de 0,007 g de resíduos e 0,1 g de KBr,
prensadas a 5 toneladas por 30 segundos. A Figura 3.7 apresenta uma
pastilha de resíduo vítreo. Neste experimento foi utilizado um
espectrofotômetro com AVATAR TM 360 ESP Nicolet, Figura 3.8, na região
compreendida entre 4000 e 400 cm
-1
, com resolução de 2 cm
-1
. Este
equipamento irradia um feixe monocromático de radiação infra-vermelho
provocando vibrações entre os átomos que compõe as moléculas. Por
comparação sabem-se quais moléculas estão vibrando mais intensamente
que outras. Essa análise foi realizada no Laboratório de Caracterização de
Materiais ”Maria Cláudia Silva” da Unidade Acadêmica de Engenharia de
Materiais - UAEMa da Universidade Federal de Campina Grande - UFCG.
Figura 3.7 - Pastilha feita a partir do resíduo vítreo com KBr.
Fonte: Direta, (2006).
Figura 3.8 - Equipamento Avatar - 380 FT-IR.
Fonte: Direta, (2006).
3.2.2.3 Difração de raios-X (DRX)
Esta técnica tem a finalidade de obter informações sobre estruturas
cristalinas do material, sendo possível observar informações detalhadas sobre
dimensões de partículas, presença de defeitos e orientação da rede cristalina.
Determinação dos parâmetros cristalográficos (parâmetros de rede e volume
de célula unitária) dos catalisadores.
O método de DRX é descrito pela relação entre a radiação utilizada com
comprimento de onda ? e o material composto de átomos com distribuição
própria, cujos planos cristalinos com distância d funcionam como rede de
difração produzindo máximos de interferência de ordem n para os ângulos ?
que satisfaçam a Lei de Bragg (SAAVEDRA, 1995) Equação 2.
n.? = 2.d.sen(?) (2)
Onde:
? = comprimento de onda.
d = distância entre os planos cristalinos.
? = ângulo de Bragg.
n = 1
Essa relação considera apenas à distância interplanar entre planos da
família (hkl) que fazem ângulo ? com o feixe incidente e que é igual à do feixe
espalhado.
Esta equação é utilizada para calcular a distância interlamelar basal (d).
Com esta técnica faz-se a identificação das espécies cristalinas através da
comparação sistemática da posição e intensidade de todos os picos de
difração do difratograma da espécie desconhecida com os do difratograma
padrão.
A análise de difração de raios-X foi realizada em um equipamento
Shimadzu XDR-6000 utilizando radiação de Cu kα, tensão de 40 kV,
corrente de 30 A e varredura de 2º< 2? <80º (Figura 3.9). Essa análise foi
realizada no Laboratório de Caracterização de Engenharia de Materiais da
UAEMa da Universidade Federal de Campina Grande - UFCG.
Figura 3.9 - Equipamento Shimadzu XDR - 6000.
Fonte: Direta, (2006).
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Este item apresenta os resultados das caracterizações realizadas
através das técnicas: análise bacteriológica, análise química, espectroscopia
de absorção na região do infravermelho e difração de raios-X dos resíduos
vítreos provenientes de sucatas e do lixão da zona urbana da cidade de
Campina Grande-PB.
4.1 Caracterização bacteriológica
A preocupação principal em se estudar a contaminação bacteriológica
dos resíduos vítreos é propiciar ações de controle sanitário para os
trabalhadores envolvidos com a manipulação deste material em suas diferentes
fases de beneficiamento e processamento. Nas Tabelas 4.1 e 4.2 apresenta-se
a cor do vidro coletado e alguns dos parâmetros adotados para caracterização.
Tabela 4.1 - Características das amostras coletadas (chuvas).
Amostra Peso(g) Cor Procedência
RVS1
65,8 Branca Sucata 1
RVS2
125,7 Branca Sucata 2
RVS3
107,3 Âmbar Sucata 3
RVS4
127,5 Branca Sucata 4
RVS5
44,4 Branca Sucata 5
RVS6
143,5 Branca Sucata 6
RVL7
154,7 Âmbar Lixão 7
Tabela 4.2 - Características das amostras coletadas (estiagem).
Amostra Peso(g) Cor Procedência
RVS 8
70,8 Branca Sucata 1
RVS 9
137,7 Branca Sucata 2
RVS 10
100,8 Verde Sucata 3
RVS 11
141,7 Azul Sucata 4
RVS 12
65,3 Branca Sucata 5
RVS 13
130,6 Branca Sucata 6
RVL 14
170,8 Âmbar Lixão 7
Através das Tabelas 4.1 e 4.2 observa-se que o peso das amostras de
vidro utilizadas para lavagem em água destilada, variou de 44,4g (RVS5) a
170,8g (RVL 14) e está associado diretamente ao tamanho dos cacos de vidro
coletados. Para que fosse possível uma padronização mais aproximada do
peso de vidro tomado para o processo de lavagem, seria necessária a
alteração do estado físico das amostras, o que poderia alterar o processo de
quantificação da contaminação fecal. Porém, mesmo trabalhando-se com
diferentes pesos de amostras, foi possível realizar a caracterização da
contaminação fecal nos resíduos, tendo em vista que o ajuste executado no
método foi favorável para a maioria das amostras estudadas.
O valor quantitativo de cada amostra tomada para realização da análise,
propicia somente a realização de interpretação pontual, tendo em vista que
cada amostra foi coletada em pontos diferentes e apresentam características
físicas, químicas e microbiológicas também diferentes.
Das quatorze amostras coletadas, a cor branca foi predominante,
representando um percentual de 64,3%, enquanto a cor âmbar corresponde a
21,4%.
As Tabelas 4.3 e 4.4 apresentam as quantificações da contaminação por
coliformes termotolerantes (fecais) em Unidade Formadora de Colônias de
Bactérias (UFC), das amostras coletadas nos períodos de chuvas e estiagem,
respectivamente, para cada 5mL de volume do filtrado pipetado, proveniente da
lavagem das amostras.
Tabela 4.3 - Quantificação da análise bacteriológica no período de chuvas.
Amostra UFC/mL Cor
RVS1
0,0 Branca
RVS2
1,0. 10
3
Branca
RVS3
<1,0. 10
4
Âmbar
RVS4
< 1,0. 10
4
Branca
RVS5
1,0. 10
3
Branca
RVS6
1,0. 10
3
Branca
RVL7
1,0. 10
4
Âmbar
Tabela 4.4 - Quantificação da análise bacteriológica no período de
estiagem.
Amostra UFC/mL Cor
RVS 8
1,0. 10
3
Branca
RVS 9
1,0. 10
3
Branca
RVS 10
3,0. 10
3
Verde
RVS 11
2,0. 10
3
Azul
RVS 12
9,5. 10
4
Branca
RVS 13
1,4. 10
4
Branca
RVL 14
2,0. 10
3
Âmbar
Na Tabela 4.3 verifica-se que a amostra RVS1 não apresenta
contaminação por coliformes dentro dos limites da diluição adotada, o que
denota uma baixa ou mesmo ausência de concentração de coliformes
termotolerantes. Isto se justifica pelo grau de higienização estabelecido no
processo de coleta e armazenamento dos vidros, ou por outro lado que a água
lançada na massa de vidro tenha carreado os microrganismos responsáveis
pela contaminação fecal.
Nas amostras RVS3 e RVS4 a concentração de coliformes
termotolerantes superou os limites adotados pelo método (<1,0. 10
4
), não
sendo possível realizar com precisão a contagem do número de colônias
formadas. No geral, como não se tinha conhecimento indicativo da
concentração do material submetido à análise, o ideal seria trabalhar com
vários fatores de diluição. O limitante em casos desta natureza é o custo
associado à análise, chegando muitas vezes a ser inviabilizado por falta de
recursos.
As amostras RVS2, RVS5, RVS6, RVS8, RVS9, RVS10, RVS11 e RVL
14 apresentam índices indicativos de contaminação de 10
3
UFC, enquanto que
as amostras RVL7, RVS12 e RVS13 esse índice elevou-se a 10
4
UFC -
Unidade Formadora de Colônias de Bactérias.
No período de chuvas os resultados foram de extremos, tendo RVS1
como amostra não contaminada por bactérias, e as amostras RVS3 e RVS4
com uma contaminação elevada (<1,0. 10
4
), impossibilitando a aplicação do
método. Nos resultados obtidos para as amostras no período da estiagem,
observa-se uma contaminação na ordem de 10
3
UFC para a maioria das
amostras e apenas RVS12 e RVS13 apresentando uma contaminação de 10
4
Unidades Formadora de Colônias de Bactérias (UFC).
Os resíduos vítreos coloridos (âmbar, verde e azul) apresentaram
contaminações em Unidade Formadora de Colônias de Bactérias (UFC),
similares às amostras incolores (branca), o que pode evidenciar que, a
proliferação de bactérias independe da coloração das amostras, visto que a
contaminação está limitada apenas à superfície do resíduo vítreo.
4.2 Análise química
A Tabela 4.5 apresenta os resultados em percentagem da composição
química das 7 (sete) amostras de resíduos vítreos analisados, no período de
chuvas.
Notou-se que os valores de SiO
2
variaram de 60,4% (RVS3) até 70,5%
(RVS5), já os valores de CaO variaram de 6,2% (RVS3) até 9,8% (RVS1). No
caso do MgO o valor máximo de 3,2% (RVS6), sendo a variação do Al
2
O
3
de
1,7% (RVL7) até 6,2% (RVS5). Os valores de Na
2
O ficaram entre 9,2% (RVS4)
e 11,7% (RVS1) e os do K
2
O entre 0,1% (RVS2) e 0,9% (RVS5). Pode-se
ainda constatar que as amostras RVS3 e RVL7 de cores âmbar apresentam
0,3% de Fe
2
O
3
que proporcionam essa coloração ao vidro.
Como os percentuais de sílica, sódio e cálcio encontram-se dentro da
composição química de vidros de sílica-soda-cal, pode-se dizer que os
resíduos vítreos analisados são desse tipo de vidro (SILVA, et al. 2006).
Tabela 4.5 - Composição química dos resíduos vítreos em
percentagem(%).
Amostra SiO
2
CaO MgO Al
2
O
3
Na
2
O K
2
O Fe
2
O
3
RVS1
67,3 9,8 Traços
4,7 11,7 0,4 -
RVS2
69,5 8,4 Traços
5,3 10,3 0,1 -
RVS3
60,4 6,2 1,0 3,1 11,1 0,5 0,3
RVS4
67,7 7,8 1,2 4,5 9,2 0,7 -
RVS5
70,5 8,1 0,6 6,2 10,9 0,9 -
RVS6
68,0 6,4 3,2 2,7 11,1 0,4 -
RVL7
70,2 7,0 0,8 1,7 11,1 0,5 0,3
4.3 Espectroscopia vibracional de absorção na região do infravermelho
(IR)
O objetivo da espectroscopia de absorção no infravermelho é a
determinação dos grupos funcionais presentes num dado material. Cada grupo
absorve em freqüência característica de radiação na região do infravermelho
(HELLAM, 1973). A Figura 4.1 apresenta os espectros vibracionais de
absorção no IR das amostras de resíduos vítreos analisados.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Transmitância (u.a.)
Número de ondas, cm
-1
RVS-1
RVS-2
RVS-3
RVS-4
RVS-5
RVS-6
RVS-7
Figura 4.1 - Espectros vibracionais na região do infravermelho das
amostras RVS1, RVS2, RVS3, RSV4, RVS5, RVS6 e RVL7.
Os espectros vibracionais de absorção na região do infravermelho de
cada uma das amostras RVS1, RVS2, RVS3, RSV4, RVS5, RVS6 e RVL7
estão apresentados nas Figuras 4.2 a 4.8, de onde foram retirados os valores
das bandas de absorção apresentados na Tabela 4.6.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
RVS-1
Transmitância (u.a.)
Número de ondas, cm
-1
2916
3425
2360
1041
771
1643
1435
470
3749
Figura 4.2 - Espectros vibracionais na região do infravermelho da amostra
RVS1.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
RVS-2
Transmitância (u.a.)
Número de ondas, cm
-1
3456
2923
1049
771
470
2368
1650
1419
3734
Figura 4.3 - Espectros vibracionais na região do infravermelho da amostra
RVS2.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
RVS-3
Transmitância (u.a.)
Número de ondas, cm
-1
3464
2924
2356
1068
482
3815
1627
1412
779
Figura 4.4 - Espectros vibracionais na região do infravermelho da amostra
RVS3.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
RVS-4
Transmitância (u.a.)
Número de ondas, cm
-1
3456
2924
1049
470
3872
1628
1419
771
Figura 4.5 - Espectros vibracionais na região do infravermelho da amostra
RVS4.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
RVS-5
Transmitância (u.a.)
Número de ondas, cm
-1
3444
2935
1056
470
1639
1430
771
Figura 4.6 - Espectros vibracionais na região do infravermelho da amostra
RVS5.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
RVS-6
Transmitância (u.a.)
Número de ondas, cm
-1
3444
2912
1029
474
2356
1639
1430
779
Figura 4.7 - Espectros vibracionais na região do infravermelho da amostra
RVS6.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
RVL-7
Transmitância (u.a.)
Número de ondas, cm
-1
3464
2931
1052
470
1635
1427
771
2329
3857
Figura 4.8 - Espectros vibracionais na região do infravermelho da amostra
RVL7.
Tabela 4.6 - Principais bandas de absorção no infravermelho das
amostras de resíduos vítreos.
Atribuições (cm
-1
)
Amostras
ν(Al–OH) δ(Si–O–H) δ(Si–O) ν(Al–O)
RVS1
3425 2916(m) 1041 771(F)
RVS2
3456 2923(F) 1049 771(F)
RVS3
3464 2924(F) 1068 779(F)
RVS4
3456 2924(F) 1049 771(F)
RVS5
3444 2935(F) 1056 771(F)
RVS6
3444 2912 (f) 1029 779(F)
RVL7
3464 2931(m) 1052 771(F)
F(forte); f(fraco); m(médio).
Pode-se observar na Tabela 4.6 que todas as amostras apresentaram
uma banda de absorção entre 3200 - 3470 cm
-1
, características de vibrações
deformação (ν) relativas ao grupo Alanol (Al – OH) (ORTIZ, et al. 1985). A
amostra RVS1 apresentou valor mínimo de 3425 cm
-1
, já para as amostras
RVS3 e RVL7 o valor máximo foi de 3464 cm
-1
.
As amostras apresentaram um pico entre 2850 - 2950 cm
-1
referente a
vibrações de estiramento (δ) do Si–O–H (ZEGLINSKI,
et al.
1984). A amostra RVS6 apresentou valor mínimo de 2912 cm
-1
, enquanto o
valor máximo de 2935 cm
-1
foi apresentado pela amostra RVS5. Com exceção
da amostra RVS6 que apresentou uma banda de absorção de 1029 cm
-1
, todas
as demais amostras apresentaram uma banda em torno de 1060 cm
-1
proveniente da absorção de vibrações de estiramento (δ), Si – O. Na faixa de
400 - 1000 cm
-1
todas as amostras apresentaram picos, umas até
apresentaram dois bem evidentes de 779 cm
-1
(RVS3 e RVS6) que são
atribuídos à vibrações de deformação ou flexão (ν) do óxido de alumínio
(ORTIZ, et al. 1985).
4.4 Difração de Raios-X
Os difratogramas não apresentaram picos bem definidos, que seriam
característicos de uma amostra cristalina, no entanto apresentaram bandas
entre 10º a 40º, características de materiais predominantemente amorfos
(SANTOS, 1989). A Figura 4.9 apresenta todos os difratogramas das amostras
RVS1, RVS2, RVS3, RSV4, RVS5, RVS6 e RVL7.
0 20 40 60 80
Intensidade (u.a.)
Ângulo (2 theta)
RVS1
RVS2
RVS3
RVS4
RVS5
RVS6
RVL7
Figura 4.9 - Difração de Raios-X das amostras com varredura
de 2º<2θ<80º.
Através dos difratogramas de raios-X apresentados na Figura 4.9 pode-
se observar que as sete amostras estudadas apresentaram o mesmo perfil. Os
difratogramas de raios-X de cada amostra em separado encontram-se nas
Figuras 4.10 a 4.16.
O cálculo da distância interlamelar basal (d) segundo a Lei de Bragg,
das sete amostras de resíduos vítreos, encontram-se na Tabela 4.7.
Tabela 4.7 - Cálculo da distância interlamelar basal (d) segundo a Lei de
Bragg, das sete amostras de resíduos vítreos.
Amostras 2θ (º) d (Å)
RVS1
24,56 3,62
RVS2
23,74 3,74
RVS3
23,22 3,83
RVS4
25,36 3,51
RVS5
23,74 3,74
RVS6
25,42 3,50
RVL7
26,26 3,39
Pode-se observar que as amostras apresentaram bandas com valores
de máximos entre 23,22º (RVS3) e 26,26º (RVL7), e distâncias interplanar
basal de (d
001
) entre 3,83Å (RVS3) e 3,39 Å (RVL7), que indica a presença de
sílica nas mesmas.
0 20 40 60 80
0
10
20
30
40
50
60
70
80
RVS1
Iintensidade(u.a.)
2θ (Graus)
Figura 4.10 - Difração de Raios-X da amostra RVS1 com varredura de
2º<2θ<80º.
0 20 40 60 80
0
10
20
30
40
50
60
70
Intensidade(cps)
2θ(Graus)
RVS2
Figura 4.11 - Difração de Raios-X da amostra RVS2 com varredura de
2º<2θ<80º.
0 20 40 60 80
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Intensidade (cps)
2θ (Graus)
RVS3
Figura 4.12 - Difração de Raios-X da amostra RVS3 com varredura de
2º<2θ<80º.
0 20 40 60 80
0
10
20
30
40
50
60
70
Intensidade (cps)
2θ (Graus)
RVS4
Figura 4.13 - Difração de Raios-X da amostra RVS4 com varredura de
2º<2θ<80º.
0 20 40 60 80
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Intensidade (cps)
2θ (Graus)
RVS5
Figura 4.14 - Difração de Raios-X da amostra RVS5 com varredura de
2º<2θ<80º.
0 20 40 60 80
0
20
40
60
80
Intensidade (cps)
2 θ (Graus)
RVS6
Figura 4.15 - Difração de Raios-X da amostra RVS6 com varredura de
2º<2θ<80º.
0 20 40 60 80
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Intensidade (cps)
2 θ (Graus)
RVL7
Figura 4.16 - Difração de Raios-X da amostra RVL7 com varredura de
2º<2θ<80º.
5 CONCLUSÕES
As considerações finais serão apresentadas conforme o objetivo deste
trabalho que foi de caracterizar os resíduos vítreos oriundos de sucatas e do
lixão da zona urbana da cidade de Campina Grande/PB, com intuito de poder
incentivar a discussão sobre a possibilidade de reciclagem dos mesmos. Logo,
pode-se concluir que:
Análise bacteriológica:
Ø As amostras apresentaram valores da contaminação por coliformes
termotolerantes nos dois períodos (chuvas e estiagem) na ordem de 10
3
,
10
4
e <10
4
UFC. Para se entender melhor esse valor de contaminação,
nos esgotos sanitários da cidade após tratamento, à redução é na ordem
de 10
7
UFC para 10
3
UFC. Com esse nível de contaminação se
possibilita a utilização dessa água apenas na irrigação e algumas
atividades humanas sem prejuízos para saúde.
Ø A amostra RVS1 que não apresentou contaminação pela bactéria pode
ter sido beneficiada pelo período das chuvas, quando a água lançada na
massa de vidro tenha carreado os microrganismos responsáveis pela
contaminação fecal.
Ø Em ambos os períodos de coleta dos resíduos vítreos, se fazem
necessário uma lavagem prévia desses materiais com água corrente e
clorada, o que reduzirá ao máximo o nível da contaminação verificada.
Análise química:
Ø Os resíduos vítreos analisados apresentaram na composição química
percentuais mais elevados dos óxidos de silício, sódio e cálcio, o que
indica tratar-se de vidros do tipo sílica-soda-cal.
Ø As amostras analisadas apresentaram valores de SiO
2
que variaram de
60,4% (RVS3) até 70,5% (RVS5), já os valores de CaO variaram de
6,2% (RVS3) até 9,8% (RVS1). Os valores de Na
2
O ficaram entre 9,2%
(RVS4) e 11,7% (RVS1).
Ø As amostras RVS3 e RVL7 de cor âmbar apresentaram 0,3% de Fe
2
O
3
,
que proporciona essa coloração ao vidro.
Espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho:
Ø As amostras apresentaram uma banda de absorção entre 3200 - 3470
cm
-1
, características de vibrações deformação (ν) relativas ao grupo
Alanol (Al – OH).
Ø As amostras apresentaram um pico entre 2850 - 2950 cm
-1
referente a
vibrações de estiramento (δ) do Si – O – H.
Ø Todas as amostras, com exceção da amostra RVS6 (1029 cm
-1
),
apresentaram uma banda em torno de 1060 cm
-1
proveniente da
absorção de vibrações de estiramento (δ), Si – O.
Ø Na faixa de 400 - 1000 cm
-1
todas as amostras apresentaram picos,
umas até apresentaram dois bem evidentes de 779 cm
-1
(RVS3 e RVS6)
que são atribuídos às vibrações de deformação ou flexão (ν) do óxido de
alumínio.
Difração de raios-X
Ø Os difratogramas das amostras de resíduos vítreos apresentaram
bandas características de materiais predominantemente amorfos.
Ø As amostras apresentaram bandas com valores de máximos entre
23,22º (RVS3) e 26,26º (RVL7), e distâncias interplanar basal de (d
001
)
entre 3,83Å (RVS3) e 3,39 Å (RVL7), que indicam a presença de sílica.
Os resíduos vítreos analisados por tratar-se de vidros do tipo sílica-soda-
cal, se prestam à reciclagem e/ou reutilização, podendo retornar as indústrias
como matéria-prima nobre; serem inseridos em massas cerâmicas, em
pavimentações, em hidroponia, entre outras aplicações, minimizando assim a
exploração das matérias-primas naturais necessárias a fabricação destes
materiais. Deve-se ressaltar a importância na higienização desses materiais
antes do manuseio ou da manipulação dos mesmos, tendo em vista o risco que
correm os trabalhadores envolvidos na cadeia produtiva do vidro.
6 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Após ter sido realizada a caracterização dos resíduos vítreos
provenientes de sucatas e do lixão da zona urbana de Campina Grande,
sugere-se as seguintes propostas para futuros trabalhos.
1. Realização de análise bacteriológica de outros tipos de patógenos
presentes nos resíduos vítreos, como por exemplo, a escherichia coli.
2. Avaliar a possibilidade de interferência da composição dos vidros de
diferentes colorações na proliferação de microorganismos.
3. Compor e desenvolver massas cerâmicas introduzindo resíduos vítreos
em suas composições, visto que estes apresentam composições químicas que
podem substituir parcialmente o feldspato em massas triaxiais.
4. Caracterizar os resíduos utilizando outras técnicas como:
termogravimetria, análise térmica diferencial, microscopia eletrônica de
varredura e UV-visível.
5. Estudar a possibilidade da introdução de cátions lantanídeos em matriz
vítrea visando à produção de vitrocerâmicas com propriedades luminescentes.
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10
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